ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОДНОЙ ИНСТРУМЕНТ
ELECTRIC DRIVING TOOL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электрическому приводному инструменту, более конкретно к электрическому приводному инструменту с механизмом контроля вибрации.
Уровень техники
Предложения электрических приводных инструментов, имеющих механизмы контроля вибрации, являлись обычным явлением. Например, в японской публикации №2004-299036 заявки на выдачу патента раскрыт электрический приводной инструмент, содержащий кожух, который имеет рукоятку, корпус двигателя и корпус передаточного механизма, соединенные друг с другом. В корпусе двигателя помещен электродвигатель. Корпус передаточного механизма имеет корпус механизма преобразования движения, корпус контроля вибрации и корпус для размещения элементов ударного действия. В корпусе для осуществления преобразования движения установлен механизм преобразования движения, который преобразует вращательное движение электродвигателя в возвратно-поступательное движение. В корпусе для размещения элементов ударного действия установлен цилиндр, проходящий в направлении, перпендикулярном оси вращения электродвигателя. На передней стороне цилиндра выполнен участок для поддержки инструмента, который имеет возможность прикрепления или открепления рабочего инструмента.
В цилиндре установлен поршень, который снабжен возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности цилиндра. Поршень совершает возвратно-поступательное движение вдоль внутренней поверхности цилиндра благодаря механизму преобразования движения. На переднем участке цилиндра установлен ударный элемент с возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности цилиндра. В цилиндре, между поршнем и ударным элементом, образована воздушная камера. Спереди от ударного элемента установлен промежуточный элемент с возможностью скольжения вперед и назад внутри цилиндра. Упомянутый выше рабочий инструмент расположен на передней стороне промежуточного элемента.
Корпус контроля вибрации выполнен на стороне корпуса для размещения элементов ударного действия и сообщается с корпусом для размещения элементов ударного действия посредством воздушного канала. Пространство, образованное поршнем, цилиндром, корпусом для размещения элементов ударного действия, противовесом и корпусом контроля вибрации, образовано как герметично изолированное пространство. В корпусе контроля вибрации установлены противовес и две пружины. Противовес имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение параллельно возвратно-поступательному движению поршня. На концах противовеса расположены две пружины.
Сила приведения во вращение от электродвигателя передается к механизму преобразования движения, а механизм преобразования движения приводит поршень в цилиндре в возвратно-поступательное движение. Благодаря возвратно-поступательному движению поршня в воздушной камере с периодическим повторением увеличивается и уменьшается давление воздуха, за счет чего к ударному элементу прикладывается ударная сила. Ударный элемент движется вперед и соударяется с задним концом промежуточного элемента, тем самым прикладывая ударную силу к рабочему инструменту. За счет ударной силы, приложенной к рабочему инструменту, обрабатываемая деталь подвергается разрушению.
В течение работы электрического приводного инструмента, когда поршень движется вперед, противовес движется назад, так как пространство, образованное поршнем, цилиндром, корпусом для размещения элементов ударного действия, противовесом и корпусом контроля вибрации, является герметично изолированным пространством. Наоборот, когда поршень движется назад, противовес движется вперед. Таким образом, в этой конструкции противовес совершает возвратно-поступательное движение в сочетании с возвратно-поступательным движением поршня.
Тем не менее в описанном выше электрическом приводном инструменте, когда противовес совершает вибрацию, то эффективному вибрированию противовеса препятствует трение между двумя пружинами и корпусом контроля вибрации. Таким образом, не может быть эффективно понижена вибрация, вызванная ударяющим элементом. Корпус контроля вибрации выполнен на стороне корпуса для размещения элементов ударного действия электрического приводного инструмента, тем самым приводя к увеличенному размеру электрического приводного инструмента.
Раскрытие изобретения
Ввиду вышеизложенного, задача настоящего изобретения состоит в создании электрического приводного инструмента, который имеет возможность эффективного снижения вибрации, возникающей в результате действия ударного элемента, и который не приводит к увеличенному размеру даже в случае использования уравновешивающего механизма.
Эта и другие задачи настоящего изобретения решаются электрическим приводным инструментом, содержащим корпус, электродвигатель, механизм преобразования движения, держатель противовеса и противовес. В корпусе установлен электродвигатель. Механизм преобразования движения служит для преобразования вращательного движения электродвигателя в возвратно-поступательное движение. Держатель противовеса проходит в направлении, перпендикулярном направлениям возвратно-поступательного движения, и имеет возможность упругого деформирования в направлениях возвратно-поступательного движения. Противовес поддерживается держателем противовеса и способен совершать возвратно-поступательное движение в направлениях возвратно-поступательного движения вместе с держателем противовеса. На заранее определенном расстоянии от противовеса, для создания опоры держателя противовеса на корпусе, расположены опорные элементы. Противовес установлен между опорными элементами или среди них.
При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно вибрировать в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение. Соответственно вибрация, созданная возвратно-поступательным движением механизма преобразования движения, может быть снижена вибрацией противовеса, за счет чего улучшается функционирование электрического приводного инструмента.
Опорные элементы предпочтительно содержат два опорных элемента, расположенные друг напротив друга. При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение. Вибрация, созданная возвратно-поступательным движением механизма преобразования движения, может быть снижена вибрацией противовеса, за счет чего улучшается функционирование электрического приводного инструмента.
Держатель противовеса предпочтительно имеет концевые участки, соответствующие опорным элементам. По меньшей мере один из концевых участков поддерживается с возможностью перемещения относительно опорных элементов. При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение.
Противовес и держатель противовеса предпочтительно выполнены с возможностью вибрирования для снижения вибрации, создаваемой возвратно-поступательным движением механизма преобразования движения. По меньшей мере один из опорных элементов служит для ограничения вибрации противовеса и держателя противовеса.
При этом конструктивном исполнении можно управлять вибрацией держателя противовеса и противовеса, а также можно регулировать резонансную частоту уравновешивающего механизма (состоящего из держателя противовеса, противовеса и опорных элементов).
Держатель противовеса предпочтительно имеет концевые участки, соответствующие опорным элементам. По меньшей мере один из концевых участков держателя противовеса имеет участок для предотвращения выскальзывания, предназначенный для предотвращения выскальзывания держателя противовеса из опорных элементов. При этом конструктивном исполнении держатель противовеса может предохраняться от выскальзывания из опорных элементов.
Опорные элементы, держатель противовеса и противовес предпочтительно установлены между двигателем и механизмом преобразования движения.
При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение. Вибрация, создаваемая возвратно-поступательным движением механизма преобразования движения, может быть снижена за счет вибрации противовеса, тем самым улучшая функционирование электрического приводного инструмента.
Противовес предпочтительно содержит основание и две ножки. Основание проходит в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит держатель противовеса. Основание прикреплено к держателю противовеса и имеет концы. Каждая из двух ножек присоединена соответственно к каждому из концов основания, проходит вдоль держателя противовеса и отделена от него.
При этом конструктивном исполнении может быть уменьшена длина держателя противовеса, необходимая для достижения требуемой резонансной частоты, тем самым обеспечивая компактный общий размер уравновешивающего механизма.
Механизм преобразования движения предпочтительно содержит цилиндр, поршень, участок преобразования движения и ударный элемент. Цилиндр имеет внутреннюю поверхность. Поршень установлен с возможностью скольжения по внутренней поверхности цилиндра. Участок преобразования движения служит для преобразования вращения электродвигателя в возвратно-поступательное движение поршня. Ударный элемент приводится в действие за счет возвратно-поступательного движения поршня.
При этом конструктивном исполнении к рабочему инструменту может быть приложена ударная сила за счет оснащения головки электрического приводного инструмента рабочим инструментом. Кроме того, уравновешивающий механизм наиболее эффективен против вибраций, создаваемых возвратно-поступательным движением компонента, такого как ударный элемент, имеющего некоторую массу.
Опорный элемент предпочтительно выполнен с возможностью изменения состояния, в котором опорный элемент поддерживает держатель противовеса, когда противовес движется из своего исходного положения по меньшей мере в одном направлении возвратно-поступательного движения.
При этом конструктивном исполнении может быть эффективно снижена вибрация электрического приводного инструмента, возникающая вследствие удара, и может быть улучшено функционирование электрического приводного инструмента. Так как уравновешивающий механизм имеет простую конструкцию, то нет необходимости в большом числе деталей, таких как дорогостоящие цилиндры. Вибрация электрического приводного инструмента может быть снижена, не приводя при этом к увеличенному размеру, более высоким затратам, пониженной видимости и подобным явлениям в электрическом приводном инструменте.
Каждый из опорных элементов предпочтительно содержит первый опорный элемент и второй опорный элемент. Первый опорный элемент предназначен для блокирования держателя противовеса от перемещения в одном направлении. Второй опорный элемент расположен ближе к противовесу, чем первый опорный элемент, и предназначен для блокирования держателя противовеса в другом направлении, противоположном первому направлению. Первый и второй опорные элементы установлены с возможностью приложения к держателю противовеса первоначального усилия в одном направлении.
При этом конструктивном исполнении коэффициент жесткости пружины держателя противовеса в направлении перемещения противовеса может быть уменьшен, в зависимости от увеличения перемещения противовеса, когда противовес перемещается из своего исходного положения в по меньшей мере одном направлении возвратно-поступательного движения. Соответственно может быть получен электрический приводной инструмент с низким уровнем вибрации, компактным размером и низкой стоимостью.
Держатель противовеса предпочтительно содержит изогнутый участок. На этом изогнутом участке держатель противовеса поддерживается первым опорным элементом и вторым опорным элементом. При этом конструктивном исполнении, когда держатель противовеса поддерживается первыми опорными элементами и вторыми опорными элементами, предотвращается отделение держателя противовеса от каждого из опорных элементов. Соответственно могут быть исправлены непредвиденные исходные деформации, возникающие в течение процесса производства держателя противовеса.
Держатель противовеса предпочтительно поддерживается с возможностью перемещения относительно первого опорного элемента. При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение.
Первый опорный элемент предпочтительно выполнен с возможностью ограничения вибрации противовеса и держателя противовеса. При этом конструктивном исполнении можно управлять вибрацией держателя противовеса и противовеса и можно произвольно регулировать характеристическую частоту вибрации и демпфирование уравновешивающего механизма. Соответственно может быть получен механизм контроля вибрации (уравновешивающий механизм), подходящий для различных типов электрических приводных инструментов.
Один первый опорный элемент одного опорного элемента предпочтительно поддерживает с возможностью перемещения противовес, а другой первый опорный элемент другого опорного элемента ограничивает вибрацию противовеса и держателя противовеса. При таком конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение. Можно управлять вибрацией держателя противовеса и противовеса и можно произвольным образом регулировать характеристическую частоту вибрации и демпфирование уравновешивающего механизма. Соответственно может быть получен механизм контроля вибрации (уравновешивающий механизм), подходящий для различных типов электрических приводных инструментов.
Держатель противовеса предпочтительно имеет участок для предотвращения выскальзывания для предотвращения выскальзывания держателя противовеса из первого опорного элемента. При этом конструктивном исполнении можно предотвратить выскальзывание держателя противовеса из первых опорных элементов.
Опорные элементы, держатель противовеса и противовес предпочтительно помещены между двигателем и механизмом преобразования движения. При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение. За счет вибрации противовеса может быть снижена вибрация электрического приводного инструмента, тем самым улучшая функционирование электрического приводного инструмента.
Держатель противовеса предпочтительно имеет часть, расположенную между первыми опорными элементами. Противовес имеет центр тяжести, расположенный в центре этой части. При этом конструктивном исполнении держатель противовеса и противовес могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение, без раскачивания противовеса.
Противовес предпочтительно содержит основание и две ножки. Основание проходит в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит держатель противовеса. Основание прикреплено к держателю противовеса и имеет концы. Каждая из двух ножек присоединена соответственно к каждому из концов основания, проходит вдоль держателя противовеса и отделена от него.
При этом конструктивном исполнении может быть уменьшена длина держателя противовеса, необходимая для достижения требуемой резонансной частоты, обеспечивая тем самым компактный общий размер уравновешивающего механизма.
Механизм преобразования движения предпочтительно содержит цилиндр, поршень, участок преобразования движения и ударный элемент. Цилиндр имеет внутреннюю поверхность. Поршень установлен с возможностью скольжения по внутренней поверхности цилиндра. Участок преобразования движения служит для преобразования вращения электродвигателя в возвратно-поступательное движение поршня. Ударный элемент приводится в действие за счет возвратно-поступательного движения поршня.
При этом конструктивном исполнении, при оснащении головки электрического приводного инструмента рабочим инструментом, к этому рабочему инструменту может быть приложена ударная сила. Кроме того, уравновешивающий механизм наиболее эффективен против вибраций, создаваемых возвратно-поступательным движением компонента, такого как ударный элемент, имеющего некоторую массу.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид в разрезе, иллюстрирующий ударный инструмент, согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.2 показан вид сзади уравновешивающего механизма ударного инструмента согласно первому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.3 показан разрез ударного инструмента согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.4 показано покомпонентное изображение уравновешивающего механизма ударного инструмента согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.5 показано увеличенное изображение уравновешивающего механизма ударного инструмента согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.6 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно третьему варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.7 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно четвертому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.8 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно пятому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.9 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно шестому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.10 показан разрез ударного инструмента, сделанный вдоль линии «Х-Х» на фиг.9.
На фиг.11 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.12 показано покомпонентное изображение уравновешивающего механизма ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.13 показано увеличенное изображение уравновешивающего механизма ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.14 показано изображение уравновешивающего механизма ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.15 показано изображение, иллюстрирующее соотношение (график зависимости перемещения от нагрузки) между перемещением (по горизонтальной оси) противовеса и нагрузкой (по вертикальной оси), приложенной к держателю противовеса, возникающей вследствие перемещения, для ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.16 показана пояснительная диаграмма, на которой проиллюстрированы соотношение между нагрузкой и перемещением обычной витой пружины и характеристики мягкой пружины.
На фиг.17А показано изображение, иллюстрирующее соотношение (амплитудно-частотная характеристика) между частотой (по горизонтальной оси) вибрации, вызванной возвратно-поступательным движением ударяющего элемента (частота источника вибрации) и коэффициентом усиления амплитуды (по вертикальной оси) противовеса, вызванного вибрацией ударяющего элемента, для уравновешивающего механизма (динамического амортизатора колебаний) ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.17В показано изображение, иллюстрирующее соотношение между частотой (по горизонтальной оси) источника вибрации и разностью фаз (по вертикальной оси) между силой вибрации и вибрацией противовеса для уравновешивающего механизма (динамического амортизатора колебаний) ударного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.18А показано изображение, иллюстрирующее соотношение (амплитудно-частотная характеристика) для традиционного уравновешивающего механизма (динамического амортизатора колебаний) между частотой (по горизонтальной оси) вибрации, вызванной возвратно-поступательным движением ударяющего элемента (частота источника вибрации) и коэффициентом усиления амплитуды (по вертикальной оси) противовеса, вызванного вибрацией ударяющего элемента.
На фиг.18В показано изображение, иллюстрирующее соотношение для традиционного уравновешивающего механизма (динамического амортизатора колебаний) между частотой (по горизонтальной оси) источника вибрации и разностью фаз (по вертикальной оси) между силой вибрации и вибрацией противовеса.
На фиг.19 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно восьмому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.20 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно девятому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.21 показан вид в разрезе ударного инструмента согласно десятому варианту выполнения настоящего изобретения.
На фиг.22 показан разрез ударного инструмента, сделанный вдоль линии «XXII-XXII» на фиг.21.
Осуществление изобретения
Предложенный в первом варианте выполнения электрический приводной инструмент описывается со ссылками на фиг.1 и 2. Электрический приводной инструмент согласно первому варианту выполнения применен к ударному инструменту 1. В дальнейшем описании левая сторона изображения на фиг.1 будет именоваться передней стороной ударного инструмента 1, а правая сторона будет именоваться задней стороной ударного инструмента 1. Ударный инструмент 1 содержит кожух, имеющий рукоятку 10, корпус 20 двигателя и корпус 30 передаточного механизма, соединенные друг с другом.
К рукоятке 10 прикреплен кабель 11 питания. Внутри рукоятки 10 помещен механизм 12 включения. К механизму 12 включения механически присоединено пусковое устройство 13, на которое может воздействовать пользователь. При помощи кабеля 11 питания механизм 12 включения присоединен к внешнему источнику питания (не показанному). Описанный далее электродвигатель 21 может присоединяться к внешнему источнику питания или отсоединяться от него за счет срабатывания пускового устройства 13. Кроме того, рукоятка 10 содержит захват 14, который зажимает пользователь при пользовании ударным инструментом 1.
Корпус 20 двигателя расположен на нижней передней стороне рукоятки 10. В корпусе 20 двигателя помещен электродвигатель 21. Электродвигатель 21 имеет выходной вал 22, с которого снимается приводная сила электродвигателя. На конце выходного вала 22 выполнено ведущее зубчатое колесо 23, и оно расположено в корпусе 30 передаточного механизма. На корпусе 20 двигателя, позади электродвигателя 21, расположен блок 24 управления для управления частотой вращения электродвигателя 21.
Корпус 30 передаточного механизма содержит корпус 31 механизма преобразования движения и корпус 32 молотка. Корпус 31 механизма преобразования движения расположен над корпусом 20 двигателя, и задний конец корпуса 31 механизма преобразования движения присоединен к рукоятке 10. Корпус 32 молотка расположен над корпусом 20 двигателя.
В корпусе 31 механизма преобразования движения, на задней стороне ведущего зубчатого колеса 23, поддерживается с возможностью вращения коленчатый вал 34, который проходит параллельно выходному валу 22. Первое зубчатое колесо 35, которое входит в зацепление с ведущим зубчатым колесом 23, соосно прикреплено к нижнему концу коленчатого вала 34. В верхней части коленчатого вала 34 выполнен механизм 36 преобразования движения. Механизм 36 преобразования движения содержит щеку 37 коленчатого вала, шатунную шейку 38 и шатун 39. Щека 37 прикреплена к верхнему концу коленчатого вала 34. Шатунная шейка 38 прикреплена к концевой части щеки 37. Шатунная шейка 38 вставлена в задний конец шатуна 39.
Проходящий параллельно выходному валу 22 вал 51 передачи вращения опирается с возможностью вращения на переднюю сторону ведущего зубчатого колеса 23 в корпусе 31 механизма преобразования движения. К нижнему концу вала 51 передачи вращения соосно прикреплено второе зубчатое колесо 52, которое зацепляется с ведущим зубчатым колесом 23. К верхнему концу вала 51 передачи вращения соосно прикреплено первое коническое зубчатое колесо 51А.
В корпусе 32 молотка выполнен цилиндр 40, проходящий в направлении, перпендикулярном выходному валу 22. Центральная ось цилиндра 40 и ось вращения выходного вала 22 расположены в одной и той же плоскости. Задний конец цилиндра 40 расположен напротив электродвигателя 21 в осевом направлении выходного вала 22. В цилиндре 40 выполнен поршень 43, и он снабжен возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности цилиндра 40. Поршень 43 совершает возвратно-поступательное движение в осевом направлении цилиндра 40. Поршень 43 содержит поршневой палец 43А, который вставлен в передний конец шатуна 39. В переднем участке цилиндра 40 выполнен ударяющий элемент 44, и он снабжен возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности цилиндра 40 в его осевом направлении. В пространстве между цилиндром 40, поршнем 43 и молотком 44 образована воздушная камера 45.
В корпусе 32 молотка поддерживается с возможностью вращения вращающийся цилиндр 50. Вращающийся цилиндр 50 окружает передний участок наружной поверхности цилиндра 40. Вращающийся цилиндр 50 проходит вперед от цилиндра 40, и на конце вращающегося цилиндра 50 выполнен участок 15 для поддержки инструмента, к которому можно прикреплять или откреплять рабочий инструмент (не показанный). На заднем концевом участке вращающегося цилиндра 50 выполнено второе коническое зубчатое колесо 50А, которое зацепляется с первым коническим зубчатым колесом 51А. Центральная ось вращающегося цилиндра 50 и ось вращения выходного вала 22 расположены в одной плоскости. Кроме того, на передней стороне ударяющего элемента 44 выполнен промежуточный элемент 46, и он выполнен с возможностью скольжения по поверхности вращающегося цилиндра 50. Промежуточный элемент 46 совершает возвратно-поступательное движение в осевом направлении вращающегося цилиндра 50.
В корпусе 31 механизма преобразования движения выполнен уравновешивающий механизм 70, который расположен напротив рукоятки 10. Уравновешивающий механизм 70 расположен между центром G тяжести ударного инструмента 1 и захватом 14 рукоятки 10 и размещен над блоком 24 управления. Описание уравновешивающего механизма 70 приведено со ссылками на фиг.1 и 2. Уравновешивающий механизм 70 содержит пару опорных элементов 71, пару опорных элементов 72, держатель 73 противовеса и противовес 74. Опорные элементы 71 и 72 расположены в плоскости, перпендикулярной направлению возвратно-поступательного движения поршня 43. В этой плоскости опорные элементы 71 и опорные элементы 72 размещены противоположно. Пара опорных элементов 71 изготовлена из резины и прикреплена к верхнему участку корпуса 31 механизма преобразования движения. Пара опорных элементов 72 изготовлена из стального ролика и прикреплена к корпусу 31 механизма преобразования движения.
Держатель 73 противовеса изготовлен из плоской пружины. Верхний концевой участок держателя 73 противовеса имеет L-образную форму, расположен между парой опорных элементов 71 и поддерживается опорными элементами 71 с линейными контактами. Так как пара опорных элементов 71 выполнена из резины, то верхний концевой участок держателя 73 противовеса поддерживается опорными элементами 71 и в то же время имеет возможность перемещаться вверх и вниз относительно опорных элементов 71. Нижний концевой участок держателя 73 противовеса расположен между парой опорных элементов 72 и поддерживается опорными элементами 72 с линейными контактами. Так как пара опорных элементов 72 выполнена из стального ролика, то нижний концевой участок держателя 73 противовеса поддерживается опорными элементами 72 и в то же время имеет возможность перемещаться вверх и вниз относительно опорных элементов 72. Противовес 74 закреплен приблизительно в вертикальном центре держателя 73 противовеса с использованием болта 75. На своих обоих концах противовес 74 дважды поддерживается держателем 73 противовеса. Как показано на фиг.2, противовес 74 имеет основание 74А и две ножки 74В. Основание 74А проходит в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит держатель 73 противовеса, и прикреплено к держателю 73 противовеса. Каждая из двух ножек 74В присоединена к концам основания 74А и проходит вдоль держателя 73 противовеса и отделена от него. Следовательно, противовес 74 имеет форму буквы «Н».
Далее опишем функционирование ударного инструмента 1 согласно первому варианту выполнения. При помощи захваченной пользователем рукоятки 10 обеспечивается надавливание рабочего инструмента (не показанного) на обрабатываемую деталь (не показанную). Далее нажимают пусковое устройство 13 для подачи питания к электродвигателю 21 и для приведения его во вращения. Посредством ведущего зубчатого колеса 23 и первого зубчатого колеса 35 эта вращательная приводная сила передается на коленчатый вал 34. Вращение коленчатого вала 34 преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня 43 в цилиндре 40 за счет механизма 36 преобразования движения (состоящего из щеки 37 коленчатого вала, шатунной шейки 38 и шатуна 39). Возвратно-поступательное движение поршня 43 приводит к периодически повторяющимся увеличениям и уменьшениям давления воздуха в воздушной камере 45, тем самым вызывая возвратно-поступательное движение ударяющего элемента 44. Ударяющий элемент 44 движется вперед и соударяется с задним концом промежуточного элемента 46, тем самым прикладывая ударную силу к рабочему инструменту (не показанному).
Кроме того, сила приведения во вращение от электродвигателя 21 передается к ведущему зубчатому колесу 23, второму зубчатому колесу 52 и валу 51 передачи вращения. Вращение вала 51 передачи вращения передается к вращающемуся цилиндру 50 посредством первого конического зубчатого колеса 51А и второго конического зубчатого колеса 50А, приводя к вращению вращающегося цилиндра 50. За счет вращения вращающегося цилиндра 50 к рабочему инструменту (не показанному) прикладывается вращательная сила. Рабочий инструмент (не показанный) совершает свое разрушающее действие за счет вращательной силы и описанной выше ударной силы, прикладываемых к рабочему инструменту (не показанному).
В течение работы описанного выше ударного инструмента 1 в этом ударном инструменте 1 вырабатывается вибрация с приблизительно постоянной частотой, являющаяся результатом возвратно-поступательного движения ударяющего элемента 44. Посредством корпуса 31 механизма преобразования движения вибрация передается на опорные элементы 71 и 72. Вибрация, переданная на опорные элементы 71 и 72, передается на держатель 73 противовеса и противовес 74, приводя к вибрированию противовеса 74 в направлении, в котором совершает возвратно-поступательное движение поршень 43. Вибрация ударного инструмента 1 может быть снижена за счет вибрации противовеса 74, за счет чего улучшается функционирование ударного инструмента 1.
Более конкретно, благодаря вибрации противовеса 74 снижается вибрация в полосе частот с постоянной шириной, с центром на резонансной частоте. Резонансная частота определяется противовесом 74 и держателем 73 противовеса, который представляет собой плоскую пружину. Резонансную частоту устанавливают такой, чтобы она была приблизительно равна частоте вибрации, создаваемой ударом ударного инструмента 1. Резонансную частоту (резонансную точку) f определяют из выражения
1
2
1/2
f=1/(2π)((k+k)/m),
1
2
где k, k - коэффициенты жесткости пружины держателя 73 противовеса, сделанного из плоской пружины,
1
k - коэффициент жесткости пружины держателя 73 противовеса, расположенного выше противовеса 74,
2
k - коэффициент жесткости пружины держателя 73 противовеса, расположенного ниже противовеса 74,
m - масса противовеса 74.
На практике действительная полоса резонансных частот будет немного шире и немного ниже, чем теоретическая полоса резонансных частот вследствие воздействия демпфирования и подобных явлений. Таким образом, резонансную точку, определенную из приведенного выше уравнения, устанавливают такой, чтобы она была немного выше, чем частота вибрации ударного инструмента 1.
Так как противовес 74 дважды поддерживается на обоих концах держателем 73 противовеса, как описано выше, то может быть предотвращено возникновение создающего поворот момента, который создавался бы при консольно расположенном противовесе. Кроме того, концы держателя 73 противовеса поддерживаются с возможностью перемещения относительно опорных элементов 71 и 72. Следовательно, между корпусом 31 механизма преобразования движения и противовесом 74, и держателем 73 противовеса, выполненным из плоской пружины, не вырабатывается трение. Соответственно держатель 73 противовеса и противовес 74 могут плавно колебаться в тех же направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение поршня 43. Таким образом, может быть эффективно снижена вибрация ударного инструмента 1, вызванная возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44, за счет чего улучшается функционирование ударного инструмента 1. К тому же, так как верхний конец держателя 73 противовеса выполнен L-образной формы, может быть предотвращено выскальзывание держателя 73 противовеса из опорных элементов 71. Кроме того, противовес 74 выполнен в форме буквы «Н». В результате этого может быть уменьшена длина держателя 73 противовеса, необходимая для достижения требуемой резонансной частоты, тем самым обеспечивая компактный общий размер уравновешивающего механизма 70.
Так как уравновешивающий механизм 70 расположен над блоком 24 управления и размещен напротив рукоятки 10, то может быть эффективным образом использовано открытое пространство над блоком 24 управления, и за счет выполнения уравновешивающего механизма 70 может быть предотвращено увеличение размеров ударного инструмента 1. Уравновешивающий механизм 70 расположен между захватом 14 и центром G тяжести ударного инструмента 1. Следовательно, может быть понижен создающий поворот момент, вызванный возвратно-поступательным движением поршня 43, центр приложения которого находится в центре G тяжести. К тому же, так как пружины, поддерживающие противовес 74, расположены не на концах противовеса 74 в направлениях возвратно-поступательного движения поршня 43, как в традиционных инструментах ударного действия, то можно избежать возникновения трения между корпусом, пружинами и противовесом 74. Таким образом, вибрация противовеса 74 может быть стабилизирована и эффективно поглощаться.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно второму варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.3-5. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 101. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты. Ударный инструмент 101 согласно второму варианту выполнения не имеет вращающегося цилиндра 50 и блока 24 управления, использованных в ударном инструменте 1 согласно первому варианту выполнения. Следовательно, при функционировании ударного инструмента 101 к рабочему инструменту не прикладывается вращение, а электродвигатель 21 вращается с фиксированной скоростью.
Как и в ударном инструменте 1 согласно первому варианту выполнения, уравновешивающий механизм 170 установлен в корпусе 31 механизма преобразования движения и расположен напротив рукоятки 10. Уравновешивающий механизм 170 содержит опорный элемент 171, пару опорных элементов 172, держатель 173 противовеса и противовес 174. При описании опорного элемента 171 сделаны ссылки на фиг.4 и 5. Опорный элемент 171 содержит болт 171А, шайбу 171В и разделительную прокладку 171С. Пара опорных элементов 172 изготовлена из резины. Держатель 173 противовеса изготовлен из плоской пружины и выполнен с отверстием 173а для вставки болта. Верхний концевой участок держателя 173 противовеса прикреплен к корпусу 31 механизма преобразования движения за счет вставления болта 171А сквозь шайбу 171В, разделительную прокладку 171С и отверстие 173а для вставки болта. Нижний концевой участок держателя 173 противовеса расположен между парой опорных элементов 172 и поддерживается опорными элементами 172 с линейными контактами. Так как опорные элементы 172 выполнены из резины, то нижний концевой участок держателя 173 противовеса поддерживается опорными элементами 172, в то же время имея возможность перемещаться вверх и вниз относительно опорных элементов 172. Противовес 174 закреплен приблизительно в вертикальном центре держателя 173 противовеса.
Уравновешивающий механизм 170 согласно второму варианту выполнения также может эффективно понижать вибрацию ударного инструмента 101, обусловленную возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44. К тому же, как описано выше, уравновешивающий механизм 170 содержит болт 171А, шайбу 171В и разделительную прокладку 171С. Таким образом, за счет регулирования затяжки болта 171А, можно управлять нагрузкой, приложенной к верхнему концевому участку держателя 173 противовеса. Следовательно, можно осуществлять контроль вибрации держателя 173 противовеса и противовеса 174 и можно регулировать резонансную частоту уравновешивающего механизма 170. Другие преимущества ударного инструмента 101 аналогичны преимуществам ударного инструмента 1 согласно первому варианту выполнения.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно третьему варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.6. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 201. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты.
Уравновешивающий механизм 270 установлен в корпусе 31 механизма преобразования движения и расположен напротив рукоятки 10. Уравновешивающий механизм 270 расположен над блоком 24 управления, и к тому же расположен выше линии, которая проходит через центр G тяжести ударного инструмента 201 и параллельно направлениям возвратно-поступательного движения поршня 43. Уравновешивающий механизм 270 содержит пару опорных элементов 271, пару опорных элементов 272, держатель 273 противовеса и противовес 274. Пара опорных элементов 271 изготовлена из резины и прикреплена к верхнему участку корпуса 31 механизма преобразования движения. Пара опорных элементов 272 также изготовлена из резины и прикреплена к корпусу 31 механизма преобразования движения.
Держатель 273 противовеса выполнен из плоской пружины. Верхний концевой участок держателя 273 противовеса расположен между парой опорных элементов 271 и поддерживается опорными элементами 271 с линейными контактами. Так как пара опорных элементов 271 выполнена из резины, то верхний концевой участок держателя 273 противовеса поддерживается опорными элементами 271, в то же время имея возможность перемещаться вверх и вниз относительно опорных элементов 271. Нижний конец держателя 273 противовеса расположен между парой опорных элементов 272 и поддерживается опорными элементами 272 с линейными контактами. Так как пара опорных элементов 272 выполнена из резины, то нижний концевой участок держателя 273 противовеса поддерживается опорными элементами 272, в то же время имея возможность перемещаться вверх и вниз относительно опорных элементов 272. Таким образом, противовес 274 дважды поддерживается на обоих концах держателем 273 противовеса. Противовес 274 закреплен приблизительно в вертикальном центре держателя 273 противовеса.
Уравновешивающий механизм 270 согласно третьему варианту выполнения также может эффективно понижать вибрацию ударного инструмента 201, обусловленную возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44. К тому же, как описано выше, уравновешивающий механизм 270 расположен выше линии, которая проходит через центр G тяжести ударного инструмента 201 и которая проходит параллельно направлениям возвратно-поступательного движения поршня 43. Следовательно, может быть понижен момент, создающий поворот, вызванный возвратно-поступательным движением поршня 43, центр приложения которого находится в центре G тяжести. Другие преимущества ударного инструмента 201 аналогичны преимуществам ударного инструмента 1 по первому варианту выполнения.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно четвертому варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.7. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 301. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты.
Коленчатый вал 34 расположен спереди от ведущего зубчатого колеса 23. К коленчатому валу 34 соосно прикреплено третье зубчатое колесо 34А, располагаясь на нижней стороне первого зубчатого колеса 35. Вал 51 передачи вращения расположен на передней стороне коленчатого вала 34. Второе зубчатое колесо 52 входит в зацепление с третьим зубчатым колесом 34А. Вращение от электродвигателя 21 передается на вал 51 передачи вращения посредством ведущего зубчатого колеса 23, первого зубчатого колеса 35, третьего зубчатого колесо 34А и второго зубчатого колеса 52. Вращение вала 51 передачи вращения передается к вращающемуся цилиндру 50 посредством первого конического зубчатого колеса 51А и второго конического зубчатого колеса 50А, приводя к вращению вращающегося цилиндра 50. За счет вращения вращающегося цилиндра 50 к рабочему инструменту (не показанному) прикладывается вращательная сила.
Уравновешивающий механизм 370 выполнен в пространстве над электродвигателем 21. Это пространство образовано за счет размещения коленчатого вала 34 на передней стороне ведущего зубчатого колеса 23. Уравновешивающий механизм 370 содержит опорный элемент 371, опорный элемент 372, держатель 373 противовеса и противовес 374. Опорные элементы 371 и 372 имеют U-образную форму, и отверстие опорного элемента 371 и отверстие опорного элемента 372 расположены напротив друг друга. Держатель 373 противовеса выполнен из плоской пружины, и каждый его конец вставлен соответственно в отверстия опорных элементов 371 и 372. Держатель 373 поддерживается опорными элементами 371 и 372 с линейными контактами. Противовес 374 закреплен приблизительно в вертикальном центре держателя 373 противовеса. Таким образом, противовес 374 дважды поддерживается на обоих концах держателем 373 противовеса.
Уравновешивающий механизм 370 согласно четвертому варианту выполнения также может эффективно понижать вибрацию ударного инструмента 301, обусловленную возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44. К тому же, как описано выше, уравновешивающий механизм 370 расположен в пространстве над электродвигателем 21, образованным за счет размещения коленчатого вала 34 на передней стороне ведущего зубчатого колеса 23. Соответственно открытое пространство над электродвигателем 21 может быть использовано эффективным образом, и можно избежать увеличения размера ударного инструмента 301 за счет уравновешивающего механизма 370. Другие преимущества ударного инструмента 301 аналогичны преимуществам ударного инструмента 1 согласно первому варианту выполнения.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно пятому варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.8. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 401. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты.
Уравновешивающий механизм 470 установлен над блоком 24 управления и размещен напротив рукоятки 10. Уравновешивающий механизм 470 содержит два опорных элементов 471, четыре пружины 473 и два противовеса 474. Два опорных элемента 471 проходят параллельно направлениям возвратно-поступательного движения поршня 43 и прикреплены к корпусу 31 механизма преобразования движения. Каждый из двух противовесов 474 поддерживается с возможностью скольжения соответственно опорными элементами 471. Каждая из четырех пружин 473 расположена на каждом конце противовесов 474 и помещена между противовесами 474 и корпусом 31 механизма преобразования движения.
Уравновешивающий механизм 470 согласно этому варианту выполнения, за счет вибрации противовесов 474, также может эффективно понижать вибрацию ударного инструмента 401, которая вызвана возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44. Другие преимущества ударного инструмента 401 аналогичны преимуществам ударного инструмента 1 согласно первому варианту выполнения.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно шестому варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.9 и 10. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 501. Ударный инструмент 501 содержит кожух, имеющий рукоятку 10, корпус 20 двигателя, корпус 60 для размещения противовеса и корпус 80 передаточного механизма.
К рукоятке 10 прикреплен кабель 11 питания. Внутри рукоятки 10 помещен механизм 12 включения. К механизму 12 включения механически присоединено пусковое устройство 13, на которое может воздействовать пользователь. При помощи кабеля 11 питания механизм 12 включения присоединен к внешнему источнику питания (не показанному). За счет срабатывания пускового устройства 13 механизм 12 включения может присоединяться к внешнему источнику питания и отсоединяться от него.
Корпус 20 двигателя установлен на передней стороне рукоятки 10. Рукоятка 10 и корпус 20 двигателя образованы как одно целое из пластика. В корпус 20 двигателя помещен электродвигатель 21. Электродвигатель 21 имеет выходной вал 22 и выдает силу для приведения во вращение.
Корпус 60 для размещения противовеса расположен на передней стороне корпуса 20 двигателя и изготовлен из резины. Корпус 60 для размещения противовеса содержит первый корпус 60А для размещения противовеса, располагающийся напротив корпуса 20 двигателя, и второй корпус 60В для размещения противовеса, располагающийся напротив корпуса 80 передаточного механизма. В корпусе 60 для размещения противовеса выполнен первый промежуточный вал 61, который проходит в том направлении, в котором проходит выходной вал 22. Первый промежуточный вал 61 опирается с возможностью вращения на подшипники 62 и 63. Задний концевой участок первого промежуточного вала 61 присоединен к выходному валу 22. Передний концевой участок первого промежуточного вала 61 расположен в корпусе 80 передаточного механизма и снабжен четвертым зубчатым колесом 61А.
В корпусе 60 для размещения противовеса выполнен уравновешивающий механизм 570. Как показано на фиг.10, которая представляет собой поперечный разрез, сделанный вдоль линии «Х-Х» на фиг.9, уравновешивающий механизм 570 содержит опорные элементы 571 и 572, пару держателей 573 противовеса, противовес 574 и болты 575. Опорные элементы 571 и 572 выполнены соответственно на верхнем и нижнем концевых участках второго корпуса 60В для размещения противовеса. Пара держателей 573 противовеса изготовлена из плоских пружин. Как показано на фиг.9, верхний и нижний концевые участки держателей 573 противовеса имеют приблизительно L-образную форму, и каждый из наиболее удаленных от центра концов верхнего и нижнего концевых участков держателей 573 противовеса расположен соответственно в каждом из углублений 60с, образованных во втором корпусе 60В для размещения противовеса. Верхний концевой участок держателей 573 противовеса поддерживается опорным элементом 571, а нижний концевой участок держателей 573 противовеса поддерживается опорным элементом 572.
Противовес 574 имеет приблизительно круглое поперечное сечение и выполнен с отверстием 574а для введения вала, образованным в его центре. Противовес 574 прикреплен к держателям 573 противовеса болтами 575. Следовательно, на своих обоих концах противовес 574 дважды поддерживается парой держателей 573 противовеса. Через отверстие 574а для введения вала вставлен первый промежуточный вал 61.
Корпус 80 передаточного механизма расположен на передней стороне второго корпуса 60В для размещения противовеса и изготовлен из резины. В корпусе 80 передаточного механизма расположена металлическая перегородка 80А, и она разделяет корпус 80 передаточного механизма и корпус 60 для размещения противовеса. Корпус 80 передаточного механизма и перегородка 80А образуют замедляющую камеру 80а, которая является камерой механизма, в которой помещен описанный далее механизм передачи вращения. Второй промежуточный вал 82 поддерживается с возможностью вращения на корпусе 80 передаточного механизма и перегородке 80А посредством подшипников 82В и 82С и проходит параллельно выходному валу 22. Рядом с участком 15 для поддержки инструмента корпуса 80 передаточного механизма установлена описанная далее боковая рукоятка 16.
На втором промежуточном валу 82, на той его стороне, с которой находится электродвигатель 21, соосно закреплено пятое зубчатое колесо 81, входящее в зацепление с четвертым зубчатым колесом 61А. На переднем концевом участке второго промежуточного вала 82 образовано зубчатое колесо 82А для зацепления с описанным далее шестым зубчатым колесом 83. В корпусе 80 передаточного механизма над вторым промежуточным валом 82 установлен цилиндр 84. Цилиндр 84 проходит параллельно второму промежуточному валу 82 и опирается с возможностью вращения на перегородку 80А. Шестое зубчатое колесо 83 прикреплено к наружной поверхности цилиндра 84 и зацепляется с описанным выше зубчатым колесом 82А таким образом, что может вращаться вокруг своей центральной оси.
На передней стороне цилиндра 84 выполнен упомянутый выше участок 15 для поддержки инструмента, и имеется возможность прикреплять рабочий инструмент (не показанный) к участку 15 для поддержки инструмента или откреплять от него. К промежуточному участку второго промежуточного вала 82 посредством шлицевого соединения присоединена сцепная муфта 86. Муфта 86 под воздействием пружины перемещается по направлению к электродвигателю 21. При помощи рычага 87 переключения, расположенного ниже корпуса 80 передаточного механизма, муфту 86 можно переключать между режимом, в котором сочетаются сверление с ударным действием (положение, показанное на фиг.9) и режимом сверления (с муфтой 86, передвинутой вперед). Преобразователь 90 движения, который преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное движение, выполнен с возможностью вращения на наружной поверхности второго промежуточного вала 82, на стороне электродвигателя 21 муфты 86. Преобразователь 90 движения имеет плечо 90А, которое способно совершать возвратно-поступательное движение вперед-назад для ударного инструмента 501 в результате вращения второго промежуточного вала 82.
Когда муфта 86 переключена в режим сочетания сверления с ударным действием с использованием рычага 87 переключения, то муфта 86 обеспечивает соединение второго промежуточного вала 82 с преобразователем 90 движения. Преобразователь 90 движения посредством поршневого пальца 91 присоединен к поршню 92, выполненному в цилиндре 84, и работает с ним. Поршень 92 установлен с возможностью скольжения в цилиндре 84 и имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение параллельно второму промежуточному валу 82. В поршне 92 выполнен ударяющий элемент 93, который выполнен с возможностью скольжения вдоль внутренней поверхности цилиндра 84. В пространстве между цилиндром 84, поршнем 92 и ударяющим элементом 93 образована воздушная камера 94. На противоположной стороне ударяющего элемента 93, в воздушной камере 94, располагающейся в цилиндре 84, поддерживается промежуточный элемент 95. Промежуточный элемент 95 выполнен с возможностью скольжения по цилиндру 84 вдоль направления движения поршня 92. На противоположной от ударяющего элемента 93 стороне промежуточного элемента 95 расположен рабочий инструмент (не показанный). Следовательно, при помощи промежуточного элемента 95 ударяющий элемент 93 ударяет рабочий инструмент (не показанный).
Выходная мощность вращения от электродвигателя 21 передается ко второму промежуточному валу 82 посредством первого промежуточного вала 61, четвертого зубчатого колеса 61А и пятого зубчатого колеса 81. Вращение второго промежуточного вала 82 передается к цилиндру 84 посредством зацепления между зубчатым колесом 82А и шестым зубчатым колесом 83, установленным на наружной поверхности цилиндра 84. Когда муфта 86 находится в режиме сочетания сверления с ударным действием за счет действия рычага 87 переключения, то тогда муфта 86 присоединена к преобразователю 90 движения. Следовательно, посредством муфты 86 вращательная приводная сила второго промежуточного вала 82 передается к преобразователю 90 движения. Вращательная приводная сила преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня 92 на преобразователе 90 движения при помощи поршневого пальца 91. Возвратно-поступательное движение поршня 92 приводит к периодически повторяющемуся увеличению и уменьшению давления воздуха внутри воздушной камеры 94, образованной между ударяющим элементом 93 и поршнем 92, тем самым вызывая возвратно-поступательное движение ударяющего элемента 93. Когда ударяющий элемент 93 движется вперед и соударяется с задним концом промежуточного элемента 95, то тогда посредством промежуточного элемента 95 к рабочему инструменту (не показанному) прикладывается ударная сила. Таким образом, в режиме работы с сочетанием сверления и ударного действия к рабочему инструменту (не показанному) одновременно прикладываются вращательная сила и ударная сила.
Если муфта 86 находится в режиме сверления, то муфта 86 расцепляет соединение между вторым промежуточным валом 82 и преобразователем 90 движения, и к цилиндру 84, от второго промежуточного вала 82, посредством зубчатого колеса 82А и шестого зубчатого колеса 83, передается только вращательная приводная сила. Соответственно к рабочему инструменту (не показанному) прикладывается только вращательная сила.
При работе ударного инструмента 501 согласно шестому варианту выполнения вследствие возвратно-поступательного движения ударяющего элемента 93 в этом ударном инструменте 501 вырабатывается вибрация с приблизительно постоянной частотой. Вибрация передается на опорные элементы 571 и 572 посредством второго корпуса 60В для размещения противовеса. Переданная на опорные элементы 571 и 572 вибрация передается на держатели 573 противовеса и противовес 574, и противовес 574 колеблется в тех же самых направлениях, в которых совершает возвратно-поступательное движение поршень 92. За счет вибрации противовеса 574 может быть понижена вибрация ударного инструмента 501, за счет чего улучшается функционирование ударного инструмента 501.
Далее приведено описание, со ссылками на фиг.11-18В, электрического приводного инструмента согласно седьмому варианту выполнения настоящего изобретения. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 601. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты. В корпусе 31 механизма преобразования движения установлен уравновешивающий механизм 670, который расположен напротив рукоятки 10. Уравновешивающий механизм 670 будет подробно описан со ссылками на фиг.11-14. Уравновешивающий механизм 670 содержит два опорных элемента 671 и 672, держатель 673 противовеса и противовес 674. Опорные элементы 671 и 672 расположены вдоль направления, перпендикулярного направлениям возвратно-поступательного движения поршня 43. Между опорными элементами 671 и 672 помещен противовес 674. Опорные элементы 671 и 672 содержат первые опорные элементы 675 и 676 и вторые опорные элементы 677 и 678, расположенные ближе к противовесу 674, чем первые опорные элементы 675 и 676.
Как показано на фиг.12 и 13, первый опорный элемент 675 содержит болт 675А, шайбу 675В и разделительную прокладку 675С. Держатель 673 противовеса выполнен с отверстием 673а для вставки болта. Болт 675А вставляют сквозь шайбу 675В, разделительную прокладку 675С и отверстие 673а для вставки болта. Следовательно, верхний концевой участок держателя 673 противовеса прикреплен к корпусу 31 механизма преобразования движения. Отверстие 673а для вставки болта (охватывающее болт 675А) держателя 673 противовеса служит в качестве участка для предотвращения выпадения, который предохраняет держатель 673 противовеса от выпадения из первого опорного элемента 675. Первым опорным элементом 675 блокировано перемещение верхнего концевого участка держателя 673 противовеса в одном (в заднюю сторону) из направлений (направления вперед-назад) возвратно-поступательного движения поршня 43.
Второй опорный элемент 677 расположен ниже первого опорного элемента 675 и на задней стороне держателя 673 противовеса. Вторым опорным элементом 677 блокировано перемещение верхнего концевого участка держателя 673 противовеса в другом направлении (к передней стороне), противоположном первому направлению из направлений (направления вперед-назад) возвратно-поступательного движения поршня 43. Первый опорный элемент 676 изготовлен из резины и расположен на нижнем концевом участке держателя 673 противовеса, на задней его стороне. Первый опорный элемент 676 блокирует нижний концевой участок держателя 673 противовеса от перемещения к задней стороне. Второй опорный элемент 678 расположен выше первого опорного элемента 676 и на передней стороне держателя 673 противовеса. Второй опорный элемент 678 блокирует нижний концевой участок держателя 673 противовеса от перемещения к передней стороне. Первые опорные элементы 675 и 676 и вторые опорные элементы 677 и 678 расположены таким образом, что к держателю 673 противовеса приложена смещающая назад нагрузка F.
Держатель 673 противовеса изготовлен из плоской пружины и имеет изогнутый участок 673В. На изогнутом участке 673В держатель 673 противовеса поддерживается первым опорным элементом 676 и вторым опорным элементом 678. Первый опорный элемент 676 выполнен из резины. Следовательно, нижний концевой участок держателя 673 противовеса поддерживается первым опорным элементом 676, в то же время имея возможность перемещаться вверх и вниз относительно первого опорного элемента 676. Противовес 674 образован из двух компонентов и закреплен болтом 679 приблизительно в вертикальном центре держателя 673 противовеса. Таким образом, противовес 674 дважды поддерживается на своих обоих концах держателем 673 противовеса. Противовес 674 имеет центр тяжести, расположенный в центре части держателя 673 противовеса, расположенной между первыми опорными элементами 675 и 676.
Как показано на фиг.12, противовес 674 имеет основание 674А и две ножки 674В. Основание 674А проходит в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит держатель 673 противовеса. Каждая из двух ножек 674В присоединена к концам основания 674А и проходит вдоль держателя 673 противовеса и отделена от него. Следовательно, противовес 674 имеет форму буквы «Н». Как показано на фиг.14, расстояния от первых опорных элементов 675 и 676 до местоположений, где противовес 674 прикреплен к держателю 673 противовеса, равны, и каждое это расстояние обозначено как расстояние L1. Расстояния от вторых опорных элементов 677 и 678 до местоположений, где противовес 674 прикреплен к держателю 673 противовеса, равны, и каждое это расстояние обозначено как расстояние L2.
Далее приводится описание вибрации уравновешивающего механизма 670, выполненное со ссылками на фиг.14-17. На фиг.15 показан график зависимости в координатах «нагрузка-перемещение», на котором проиллюстрировано соотношение между перемещением (по горизонтальной оси) противовеса 674 и нагрузкой (по вертикальной оси), приложенной к держателю 673 противовеса, появляющейся вследствие перемещения противовеса 674. Перемещение назад противовеса 674, отложенное по горизонтальной оси на фиг.15, принято положительным. Нагрузка, отложенная по вертикальной оси на фиг.15, приложенная к держателю 673 противовеса при перемещении противовеса 674 назад, принята положительной. На фиг.17А показана амплитудно-частотная характеристика, на которой указано соотношение между частотой (частота источника вибрации, по горизонтальной оси), обусловленной возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44, и коэффициентом усиления амплитуды (по вертикальной оси) колебаний противовеса 674 в результате вибрации ударяющего элемента 44. На фиг.17В показано соотношение между частотой колебаний источника вибрации (по горизонтальной оси) и разностью фаз между силой вибрации и вибрацией противовеса 674 (по вертикальной оси). На фиг.17А показана резонансная точка R1. В резонансной точке разность фаз, показанная на фиг.17В, составляет 90°.
L2
L2
L1
Когда, вследствие вибрации ударяющего элемента 44, противовес 674 перемещается вперед из своего исходного положения и возвращается в свое исходное положение, то тогда держатель 673 противовеса поддерживается первыми опорными элементами 675 и 676, а также вторыми опорными элементами 677 и 678. Соответственно соотношение между перемещением противовеса 674 и нагрузкой, приложенной к держателю 673 противовеса, зависит от коэффициента К жесткости пружины, соответствующего расстоянию L2 (см. фиг.14) держателя 673 противовеса (участок «А» в третьем квадранте на фиг.15). В то время, когда противовес 674 перемещается назад из своего исходного положения до тех пор, пока нагрузка, приложенная к держателю 673 противовеса, не станет равна смещающей нагрузке F, приложенной первыми опорными элементами 675 и 676, держатель 673 противовеса поддерживается первыми опорными элементами 675 и 676 и вторыми опорными элементами 677 и 678. Таким образом, до того момента времени, пока к держателю 673 противовеса не будет приложена нагрузка, равная смещающей нагрузке F, соотношение между перемещением противовеса 674 и нагрузкой, приложенной к держателю 673 противовеса, зависит от коэффициента K жесткости пружины, соответствующего расстоянию L2 (см. фиг.14) держателя 673 противовеса (участок «В» в первом квадранте на фиг.15). Когда к держателю 673 противовеса прикладывается нагрузка, большая, чем смещающая нагрузка F, то тогда держатель 673 противовеса поддерживается первыми опорными элементами 675 и 676. Следовательно, соотношение между перемещением противовеса 674 и нагрузкой, приложенной к держателю 673 противовеса, зависит от коэффициента К жесткости пружины, соответствующего расстоянию L1 (см. фиг.14) держателя 673 противовеса (участок «С» в первом квадранте на фиг.15).
Как описано выше, соотношение между перемещением противовеса 674 уравновешивающего механизма 670 согласно этому варианту выполнения и нагрузкой, приложенной к держателю 673 противовеса, в первом квадранте имеет характеристики, аналогичные таковым у мягкой пружины. Как показано на фиг.16, в характеристике S мягкой пружины наклон возрастания нагрузки постепенно уменьшается по мере того, как увеличивается перемещение, в отличие от прямой линии С, указывающей соотношение между перемещением и нагрузкой в обыкновенной витой пружине. Так как в первом квадранте уравновешивающий механизм 670 имеет характеристики мягкой пружины, то частотные характеристики уравновешивающего механизма 670 таковы, что резонансная точка R1 перемещается в сторону низкой частоты, как показано на фиг.17А.
На фиг.18А показана амплитудно-частотная характеристика, указывающая соотношение в традиционном уравновешивающем механизме (динамическом амортизаторе колебаний) между частотой вибрации, являющейся результатом возвратно-поступательного движения ударяющего элемента (частота источника вибрации) и коэффициентом усиления амплитуды противовеса, как результатом вибрации ударяющего элемента. Проиллюстрированная на фиг.18А амплитудно-частотная характеристика соответствует амплитудно-частотной характеристике, показанной на фиг.17А. Сходным образом на фиг.18В показано соотношение между частотой источника вибрации и разностью фаз между силой вибрации и вибрацией противовеса, и оно соответствует фиг.17В. Как показано на фиг.18А, в традиционном уравновешивающем механизме существует узкая полоса частот, возбуждаемых в ответ на частоту вибрации. К тому же существует отклонение величиной приблизительно ±5 Гц характеристического значения (частоты) уравновешивающего механизма, возникающее в результате допуска на размер и допуска на сборку, принимаемых для держателя противовеса, противовеса и подобных элементов. Таким образом, коэффициент усиления амплитуды уменьшается даже тогда, когда характеристическое значение уравновешивающего механизма немного сдвигается от частоты вибрации, возникающей в результате удара ударного элемента. Следовательно, не может быть понижена вибрация ударного инструмента. К тому же при резонансной частоте уравновешивающего механизма коэффициент усиления амплитуды имеет высокое значение, что приводит к большей вибрации противовеса, чем это необходимо. Соответственно держатель противовеса должен быть сделан прочнее.
n
n
Как показано на фиг.18А и 18В, в резонансной точке R2 разность фаз относительно силы вибрации составляет запаздывание в 90°. Когда частота ω вибрации, возникающей в результате удара ударного инструмента, ниже, чем характеристическое значение ω (резонансная частота) уравновешивающего механизма, то разность фаз приближается к 0° (совпадение по фазе). С другой стороны, когда частота ω вибрации выше, чем характеристическое значение ω (резонансная частота) уравновешивающего механизма, то разность фаз входит в противофазу. Для эффективного снижения силы вибрации необходимо привести уравновешивающий механизм в движение в противофазе. Однако в традиционном уравновешивающем механизме полоса частот возбуждения для противофазы чрезвычайно узкая.
Однако, как показано на фиг.17А и 17В, в уравновешивающем механизме 670 согласно этому варианту выполнения та полоса, в которой противовес 674 совершает вибрацию в противофазе относительно силы вибрации, и полоса частот возбуждения противовеса 674 могут быть сделаны шире, и может быть обеспечен более подходящий коэффициент усиления амплитуды. Таким образом, можно оградить движение противовеса 674, предназначенное для подавления вибрации возникающей вследствие удара вибрации ударного инструмента 601, от влияний допуска на размер и допуска на сборку, принимаемых в держателе противовеса, противовесе и подобных элементах, и отклонений частоты вращения электродвигателя 21. В результате может быть эффективно понижена вибрация ударного инструмента 601, возникающая вследствие удара, и может быть улучшено функционирование ударного инструмента 601.
Так как уравновешивающий механизм 670 имеет простую конструкцию, то нет необходимости в большом числе деталей, таких как дорогостоящие цилиндры. Вибрация ударного инструмента 601 может быть снижена, не приводя при этом к увеличенному размеру, более высоким затратам, пониженной видимости и к подобным явлениям в ударном инструменте 601. Может быть уменьшен коэффициент жесткости пружины держателя 673 противовеса в направлении перемещения противовеса 674 в зависимости от увеличения перемещения противовеса 674, когда противовес 674 передвигается из своего исходного положения к по меньшей мере одной стороне (в одном из направлений возвратно-поступательного движения) противовеса 674. Соответственно может быть получен ударный инструмент 601 с низким уровнем вибрации, компактного размера и с низкой стоимостью.
Держатель 673 противовеса содержит изогнутый участок 673В. Следовательно, когда держатель 673 противовеса поддерживается несколькими опорными элементами, т.е. первыми опорными элементами 675 и 676 и вторыми опорными элементами 677 и 678, тогда предотвращается отделение держателя 673 противовеса от каждого из опорных элементов. Соответственно могут быть исправлены непредвиденные исходные деформации, возникающие в течение процесса производства держателя 673 противовеса. Кроме того, нижний конец держателя 673 противовеса поддерживается опорными элементами 676 и 678, в то же время имея возможность перемещения вверх и вниз относительно первого опорного элемента 676. Следовательно, держатель 673 противовеса и противовес 674 могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение поршня 43.
Первый опорный элемент 675 содержит болт 675А, шайбу 675В и разделительную прокладку 675С, как описано выше. Таким образом, за счет регулирования затяжки болта 675А, можно управлять нагрузкой, приложенной к верхнему концевому участку держателя 673 противовеса. Следовательно, можно управлять вибрацией держателя 673 противовеса и противовеса 674 и можно произвольным образом регулировать характеристическую частоту вибрации и демпфирование уравновешивающего механизма 670. Соответственно может быть получен механизм контроля вибрации (уравновешивающий механизм 670), подходящий для различных типов электрических приводных инструментов.
Кроме того, противовес 674 содержит основание 674А и две ножки 674В. Основание 674А проходит в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит держатель 673 противовеса. Каждая из двух ножек 674В проходит от концов основания 674А и по каждой стороне держателя 673 противовеса на заранее установленное расстояние. Следовательно, противовес 674 имеет форму буквы «Н». В результате этого может быть уменьшена длина держателя 673 противовеса, необходимая для достижения требуемой резонансной частоты, тем самым обеспечивая компактный общий размер уравновешивающего механизма 670. Противовес 674 имеет центр тяжести, расположенный в центре части держателя 673 противовеса, расположенной между первыми опорными элементами 675 и 676. Соответственно держатель 673 противовеса и противовес 674 могут плавно колебаться в тех же самых направлениях, в которых происходит возвратно-поступательное движение, без раскачивания противовеса 674. Уравновешивающий механизм 670 согласно этому варианту выполнения наиболее эффективен против вибраций, создаваемых возвратно-поступательным движением компонента, такого как ударяющий элемент 44, имеющего некоторую массу.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно восьмому варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.19. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 701. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты. Ударный инструмент 701 согласно восьмому варианту выполнения не имеет вращающегося цилиндра 50 и блока 24 управления, использованных в ударном инструменте 601 согласно седьмому варианту выполнения. Следовательно, в течение функционирования ударного инструмента 701 к рабочему инструменту (не показанному) не прикладывается вращение, а электродвигатель 21 вращается с фиксированной скоростью. Уравновешивающий механизм 770 согласно восьмому варианту выполнения имеет ту же конструкцию, как уравновешивающий механизм 670 согласно седьмому варианту выполнения, за исключением разницы в форме противовеса 774.
Соответственно в ударном инструменте 701 согласно восьмому варианту выполнения уравновешивающий механизм 770, по существу, аналогичен уравновешивающему механизму 670 по седьмому варианту выполнения, и обеспечены преимущества, аналогичные тем, которые есть у ударного инструмента 601 согласно седьмому варианту выполнения.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно девятому варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.20. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 801. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты.
Уравновешивающий механизм 870 содержит два опорных элемента 871 и 872, держатель 673 противовеса и противовес 674. Опорные элементы 871 и 872 расположены вдоль направления, перпендикулярного к направлениям возвратно-поступательного движения поршня 43. Между опорными элементами 871 и 872 помещен противовес 674. Опорный элемент 871 содержит первый опорный элемент 875 и второй опорный элемент 877, расположенный ближе к противовесу 674, чем первый опорный элемент 875. Опорный элемент 872 содержит пару первых опорных элементов 876 и второй опорный элемент 878, расположенный ближе к противовесу 674, чем первые опорные элементы 878. В девятом варианте выполнения вторые опорные элементы 877 и 878 расположены ближе к противовесу 674, чем вторые опорные элементы 677 и 678 в седьмом варианте выполнения.
Пара первых опорных элементов 876 изготовлена из резины и поддерживает нижний конец держателя 673 противовеса с каждой стороны в направлениях возвратно-поступательного движения поршня 43. Так как первые опорные элементы 876 изготовлены из резины, то нижний конец держателя 673 противовеса поддерживается упругим образом первыми опорными элементами 876, в то же время имея возможность перемещаться вверх и вниз относительно первых опорных элементов 876. Следовательно, можно управлять вибрацией противовеса 674 и держателя 673 противовеса за счет интенсивности того усилия, с которым первые опорные элементы 876 толкают держатель 673 противовеса. Соответственно можно произвольным образом регулировать характеристическую частоту вибрации и демпфирование уравновешивающего механизма 870. Соответственно может быть получен механизм контроля вибрации (уравновешивающий механизм 870), подходящий для различных типов электрических приводных инструментов. Таким образом, в уравновешивающем механизме 870 согласно девятому варианту выполнения может быть эффективно понижена вибрация ударного инструмента 801, обусловленная возвратно-поступательным движением ударяющего элемента 44. Другие преимущества ударного инструмента 801 аналогичны преимуществам ударного инструмента 601 согласно седьмому варианту выполнения.
Далее приведено описание электрического приводного инструмента согласно десятому варианту выполнения настоящего изобретения, со ссылками на фиг.21 и 22. Предложенный электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту 901. Одинаковые детали и компоненты, которые являются такими же, как те, которые присутствуют в первом варианте выполнения, обозначены теми же самыми номерами позиций во избежание дублирования описаний, и описываются только отличительные аспекты.
Уравновешивающий механизм 970 выполнен в корпусе 60 для размещения противовеса. Как показано на фиг.22, где изображен разрез, сделанный вдоль линии «XXII-XXII» на фиг.21, уравновешивающий механизм 970 содержит два опорных элемента 971 и 972, пару держателей 973 противовеса, противовес 974 и болты 979. Опорные элементы 971 и 972 выполнены соответственно в верхнем и нижнем концевых участках второго корпуса 60В для размещения противовеса. Противовес 974 помещен между опорными элементами 971 и 972. Опорные элементы 971 и 972 содержат первые опорные элементы 975 и 976, а также вторые опорные элементы 977 и 978, расположенные ближе к противовесу 974, чем первые опорные элементы 975 и 976. Первый опорный элемент 975 блокирует верхний концевой участок держателей 973 противовеса от перемещения к задней стороне. Второй опорный элемент 977 расположен ниже наружной опоры 975 и на передней стороне держателей 973 противовеса и препятствует перемещению держателя 973 противовеса к передней стороне.
Первый опорный элемент 976 расположен на нижнем конце держателей 973 противовеса и блокирует держатели 973 противовеса от перемещения к задней стороне. Второй опорный элемент 978 расположен выше первого опорного элемента 976 и на передней стороне держателей 973 противовеса, и блокирует держатели 973 противовеса от перемещения к передней стороне. Первые опорные элементы 975 и 976 и вторые опорные элементы 975 и 976 расположены таким образом, что к держателям 973 противовеса приложена смещающая назад нагрузка F.
Пара держателей 973 противовеса выполнена из плоских пружин. Как показано на фиг.21, верхний и нижний концы держателей 973 противовеса имеют приблизительно L-образную форму, и каждый из наиболее отдаленных от центра концов верхнего и нижнего концевых участков держателей 973 противовеса расположен соответственно в каждом из углублений 60с, образованных во втором корпусе 60В для размещения противовеса. Противовес 974 имеет приблизительно круглую форму поперечного сечения и выполнен с отверстием 974а для вставки вала, образованным в его центре. Противовес 974 прикреплен к держателям 973 противовеса болтами 979. Следовательно, противовес 974 на своих обоих концах дважды поддерживается парой держателей 973 противовеса. Через отверстие 974а для вставки вала вставлен первый промежуточный вал 61. Расстояния от первых опорных элементов 975 и 976 до местоположений, где противовес 974 прикреплен к держателям 973 противовеса, одинаковы, и одинаковы расстояния от внутренних опор 977 и 978 до местоположений, где противовес 974 прикреплен к держателям 973 противовеса.
В уравновешивающем механизме 970 ударного инструмента 901 согласно десятому варианту выполнения могут быть получены характеристики, аналогичные графику зависимости нагрузки от перемещения, проиллюстрированному на фиг.15, и амплитудно-частотной характеристике, показанной на фиг.17А, приведенным для уравновешивающего механизма 670 согласно седьмому варианту выполнения. Соответственно от применения уравновешивающего механизма 970 могут быть получены преимущества, аналогичные преимуществам уравновешивающего механизма 670 согласно седьмому варианту выполнения. Кроме того, так как верхний и нижний концевые участки (каждый из них) держателя 973 противовеса имеют L-образную форму и каждый из них расположен в каждом из углублений 60с, то может быть предотвращено выскальзывание держателя 973 противовеса из первых опорных элементов 975 и 976.
Предложенный ударный инструмент не ограничен вышеописанными вариантами выполнения, и могут быть осуществлены различные изменения и усовершенствования в объеме формулы изобретения. Например, пара опорных элементов 72 ударного инструмента 1 согласно первому варианту выполнения сформирована из стального ролика, но настоящее изобретение не ограничивается только стальным роликом. Может быть использован любой компонент, обладающий хорошими качествами скольжения, например, пропитанный маслом металл. Первые опорные элементы 676 и 876 в ударных инструментах 601 и 801 согласно седьмому и девятому вариантам выполнения изготовлены из резины, но настоящее изобретение не ограничивается применением только резины. Может быть использован любой компонент, обладающий хорошими качествами скольжения, например, стальной ролик или пропитанный маслом металл. В описанных выше вариантах выполнения электрический приводной инструмент применен к ударному инструменту, но настоящее изобретение также может быть применено к ножовочной пиле.