РУЧНАЯ МАШИНА
HAND-HELD MACHINE

Настоящее изобретение относится к ручной машине, прежде всего к электрической ручной машине, в частности к сверлильной машине или к аккумуляторной резьбозавертывающей машине.
Ручные машины с приводным двигателем, представляющим собой, прежде всего, электродвигатель, давно известны. Известно также, что в трансмиссии ручных машин, в частности резьбозавертывающих машин, таких как шуруповерты или гайковерты, между приводным двигателем и выходным валом устанавливают предохранительную муфту, действующую в качестве устройства для ограничения максимального вращающего момента, передаваемого на выходной вал. При превышении максимального вращающего момента силовое замыкание между двигателем и рабочим инструментом, приводимым во вращение выходным валом, максимально быстро разрывается, чтобы обеспечить защиту оператора и обрабатываемой заготовки или изделия.
Далее, известны ручные машины с регулируемой предохранительной муфтой, позволяющей устанавливать максимальный передаваемый вращающий момент в соответствии с условиями выполняемой работы. При этом для изменения вращающего момента изменяют силу упругости замыкающей пружины, воздействующей на часть предохранительной муфты, прежде всего муфты зацепления.
Было замечено, что у известных ручных машин с регулируемой предохранительной муфтой регулирующее устройство не всегда функционирует безупречно.
В основу изобретения положена задача предложить альтернативную компоновку ручной машины, позволяющую выбирать один по меньшей мере из двух максимальных передаваемых вращающих (крутящих) моментов.
Эта задача решается в конструкции, охарактеризованной совокупностью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы. К сущности изобретения относятся также любые комбинации по меньшей мере из двух признаков, содержащихся в описании, формуле изобретения и/или на чертежах.
Объектом изобретения является ручная машина, прежде всего ручная электрическая машина, содержащая приводной двигатель, выходной вал, первую предохранительную муфту для ограничения максимального вращающего момента, действующего на выходной вал, и по меньшей мере одну вторую предохранительную муфту, причем первая и вторая предохранительные муфты связаны с промежуточным валом, установленным параллельно выходному валу, и выполнены с возможностью передачи различных максимальных вращающих моментов.
В основу изобретения положена идея предусмотреть дополнительно к первой предохранительной муфте вторую предохранительную муфту, которая могла бы работать на передачу вращающего момента в трансмиссии ручного инструмента вместо первой муфты и/или вместе с ней, причем за счет того, что предохранительные муфты имеют разные размеры или по-разному оттарированы, они способны в альтернативном режиме работы передавать два различных вращающих момента.
Как указано выше, обе предохранительные муфты связаны с промежуточным валом, параллельным выходному валу. При этом предохранительные муфты могут быть установлены и подключены с возможностью передачи вращающего момента с приводного двигателя на промежуточный вал поодиночке и/или совместно. В этом случае вращающий момент передается с промежуточного вала, прежде всего с промежуточным включением передаточного механизма, на выходной вал, приводящий во вращение рабочий инструмент, или сначала на один или несколько вспомогательных валов.
Предпочтительно в случае обеих предохранительных муфт речь идет о нерегулируемых муфтах, что позволяет отказаться от регулирующего устройства для изменения максимального вращающего момента каждой муфты. При использовании второй отдельной предохранительной муфты можно простым образом варьировать максимальный передаваемый вращающий момент, переключаясь между предохранительными муфтами или подключая вторую предохранительную муфту.
Для того чтобы еще более повысить удобство работы с ручной машиной, в одном из вариантов осуществления изобретения для ручной машины с переключаемым передаточным механизмом для переключения по меньшей мере между двумя рабочими скоростями предусмотрен общий выключатель для переключения передаточного механизма и для подключения и/или отключения первой и/или второй предохранительной муфты. Предпочтительно общий выключатель соединен по меньшей мере с двумя передаточными системами тяг и рычагов, причем первая система тяг и рычагов служит для включения передаточного механизма, а вторая система тяг и рычагов - для переключения предохранительных муфт.
Для реализации двух различных максимальных передаваемых вращающих моментов в предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере две предохранительные муфты представляют собой муфты различных типов. Предпочтительно одна из предохранительных муфт выполнена в виде фрикционной муфты, т.е. муфты трения или муфты с фрикционным замыканием ведущей и ведомой частей, а другая предохранительная муфта - в виде муфты зацепления, т.е. муфты зацепления или муфты с геометрическим замыканием ведущей и ведомой частей. Можно предусмотреть также две предохранительные муфты одинаковой конструкции, но разных размеров или по-разному оттарированных.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения более слабая муфта (с меньшим максимальным вращающим моментом) может работать на передачу вращающего момента постоянно, т.е. не подключаться или отключаться. При этом более слабая муфта предпочтительно выполнена в виде фрикционной муфты. К более слабой муфте при необходимости можно подключать более сильную муфту (с большим максимальным вращающим моментом). При этом более сильная предохранительная муфта предпочтительно выполнена в виде муфты зацепления, с геометрическим замыканием. Для подключения более сильной предохранительной муфты в одном из вариантов осуществления изобретения предусмотрен переключающий стержень, расположенный внутри промежуточного вала соосно с ним. Путем осевого перемещения переключающего стержня можно, прежде всего посредством радиально перемещаемых шариков, устанавливать геометрическое замыкание между промежуточным валом и более сильной муфтой.
Альтернативно к этому можно предусмотреть перемещаемый по промежуточному валу переключающий стержень, который для передачи вращающего момента соединен с промежуточным валом, прежде всего зубчатым зацеплением. При этом переключающий стержень может быть предпочтительно выполнен в виде переключающей втулки, которая на отдельных участках охватывает промежуточный вал по всему периметру, или по всей окружности. Переключающий стержень можно переставлять по меньшей мере между двумя положениями, в которых первая или вторая предохранительная муфта соединена с промежуточным валом с возможностью передачи вращающего момента. Возможно также одновременное соединение обеих предохранительных муфт для передачи вращающего момента с промежуточным валом в одном положении переключения.
Кроме того, весь промежуточный вал может быть выполнен в виде переключающего стержня с возможностью перемещения в осевом направлении по меньшей мере между двумя положениями переключения.
В альтернативном варианте осуществления изобретения промежуточный вал может быть установлен в корпусе ручной машины, не имея возможности осевого перемещения, а узел муфт в целом, состоящий по меньшей мере из двух предохранительных муфт, установлен с возможностью осевого перемещения относительно промежуточного вала, причем детали муфт соединены преимущественно по наружному периметру, или по окружности.
Далее, для альтернативного переключения по меньшей мере двух предохранительных муфт можно предусмотреть переключающий стержень, выполненный в виде переключающего клина, имеющего два противоположных конических участка, которые взаимодействуют с подвижными в радиальном направлении шариками.
Возможен также вариант осуществления изобретения, в котором более сильная предохранительная муфта установлена с возможностью постоянной передачи вращающего момента, а более слабая предохранительная муфта может подключаться к ней, причем в подключенном состоянии может передаваться только меньший максимальный вращающий момент более слабой предохранительной муфты. Подключение и отключение более слабой предохранительной муфты может осуществляться, например, посредством переключающего стержня, подвижно установленного на промежуточном валу.
Другие преимущества, особенности и подробности изобретения приведены в описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематическое изображение электрической ручной машины,
на фиг.2а - два отдельных выключателя для переключения передаточного механизма и для установки двух различных максимальных вращающих моментов,
на фиг.2б - общий выключатель для переключения передаточного механизма и двух различных максимальных передаваемых вращающих моментов,
на фиг.3 - возможная компоновка двух отдельных предохранительных муфт, причем для подключения и отключения более сильной предохранительной муфты предусмотрен переключающий стержень, подвижно установленный внутри промежуточного вала,
на фиг.4 - альтернативная компоновка двух предохранительных муфт, причем предусмотрен переключающий стержень для включения обеих предохранительных муфт поодиночке, установленный с возможностью осевого перемещения на наружном периметре промежуточного вала,
на фиг.5 - альтернативная компоновка двух предохранительных муфт, причем для переключения между предохранительными муфтами промежуточный вал установлен с возможностью осевого перемещения,
на фиг.6 - альтернативная компоновка двух предохранительных муфт, причем обе предохранительные муфты установлены с возможностью осевого перемещения относительно неподвижного промежуточного вала,
на фиг.7 - альтернативная компоновка двух работающих поодиночке предохранительных муфт, причем для переключения предохранительных муфт предусмотрена клиновая передача,
на фиг.8 - альтернативная компоновка двух предохранительных муфт, причем более слабую предохранительную муфту можно подключать и отключать.
На чертежах одинаковые и функционально эквивалентные элементы конструкции имеют одинаковые номера позиций.
На фиг.1 показана ручная электрическая машина 1 с корпусом 2. На корпусе 2 расположен сетевой выключатель 3, позволяющий включать и выключать приводной двигатель 4, выполненный в виде электродвигателя.
От вала 5 двигателя, на котором с фиксацией от проворачивания посажена шестерня 6 съема мощности, вращающий момент передается на приводное зубчатое колесо 7, которой с фиксацией от проворачивания соединено с корпусом 8 муфты, имеющим форму втулки. Корпус 8 муфты является частью двух предохранительных муфт, которые будут подробно рассмотрены ниже.
Корпус 8 муфты расположен соосно с промежуточным валом 9, установленным с возможностью вращения в корпусе 2 ручной машины. На промежуточном валу 9 рядом друг с другом в осевом направлении посажены две шестерни 10, 11 различного диаметра. Каждая из шестерен 10, 11 находится в зацеплении с соответствующим зубчатым колесом 12, 13, причем зубчатые колеса 12, 13 могут известным образом соединяться с проходящим сквозь них выходным валом 14 с возможностью передачи вращающего момента поодиночке, т.е. от одного из колес, что позволяет передавать вращающий момент от приводного двигателя 4 через вал 5 двигателя, шестерню 6, зубчатое колесо 7 и корпус 8 муфты с двумя предохранительными муфтами на промежуточный вал 9, откуда вращающий момент через шестерни 10, 11 и зубчатые колеса 12 или 13 может передаваться на выходной вал 14. Выходной вал 14, в свою очередь, приводит во вращение рабочий инструмент 15, в данном случае насадку резьбозавертывающей машины.
На фиг.2а показаны первый выключатель 16 и второй выключатель 17 (оба выключателя поворотные). Выключатели 16, 17 обычно расположены на корпусе 2, как показано на фиг.1. Выключатель 16 позволяет с геометрическим замыканием соединять зубчатые колеса 12, 13 с выходным валом 14 для передачи вращающего момента с одного из этих зубчатых колес. Выключатель 17 служит для переключения между двумя максимальными передаваемыми моментами, т.е. для переключения двух предохранительных муфт.
На фиг.2б показан предпочтительный вариант осуществления изобретения. В этом случае для переключения передачи (между зубчатым колесом 12 и зубчатым колесом 13) и для переключения между двумя максимальными передаваемыми вращающими моментами предусмотрен общий поворотный выключатель 18. Общий поворотный выключатель 18 позволяет на обеих ступенях передачи производить переключение между двумя максимальными передаваемыми вращающими моментами. Для этого общий выключатель 18 соединен с двумя не показанными на чертеже передаточными системами тяг и рычагов, одна из которых переключает передачу, а другая - предохранительные муфты, о которых речь пойдет ниже.
На фиг.3 показано устройство из двух отдельных предохранительных муфт 19, 20, причем предохранительная муфта 19 выполнена в виде фрикционной муфты (муфты с фрикционным замыканием ведущей и ведомой частей), а предохранительная муфта 20 - в виде муфты зацепления, в данном случае пружинно-шариковой муфты (муфты с геометрическим замыканием ведущей и ведомой частей), причем в этом варианте осуществления изобретения вторая предохранительная муфта 20 служит для передачи большего максимального вращающего момента. Корпус 8 муфты, как поясняет фиг.1, приводится во вращение приводным двигателем 4. Корпус 8 муфты, имеющий форму втулки, снабжен выступающим радиально внутрь кольцом 21, к которому в осевом направлении с торцевой стороны прижимается деталь 22 муфты, через которую проходит промежуточный вал 9. Для создания осевого усилия, воздействующего на деталь 22 муфты, предусмотрен тарельчатый пружинный элемент 23. Деталь 22 муфты внутренними зубьями 24 соединена с геометрическим замыканием, т.е. находится в зацеплении, с промежуточным валом 9, поэтому первая предохранительная муфта 19 передает вращающий момент постоянно. При превышении максимального вращающего момента трения сцепления между деталью 22 муфты и кольцом 21 становится недостаточно для того, чтобы передавать вращающий момент на промежуточный вал, поэтому корпус 8 муфты с кольцом 21 смещается в окружном направлении относительно детали 22 муфты, т.е. кольцо 21 проскальзывает мимо детали 22 муфты. Если необходимо передавать больший вращающий момент, подключается вторая предохранительная муфта 20. Для этого предусмотрен переключающий стержень 25, который установлен с возможностью осевого перемещения в промежуточном валу 9. При перемещении переключающего стержня 25 в плоскости чертежа влево (показанное положение) расположенные по периметру переключающего стержня 25 переключающие шарики 26 посредством конического уступа 27 отжимаются наружу в расположенные по периметру на расстоянии друг от друга карманы 28 второй детали 29 муфты, относящейся ко второй предохранительной муфте 20, что ведет к соединению с геометрическим замыканием этой детали с промежуточным валом 9. Вторая деталь 29 муфты, в свою очередь, прижимается в осевом направлении тарельчатым пружинным элементом 30 к кольцу 21 корпуса 8 муфты, вследствие чего распределенные по окружности соединительные шарики 31 вдавливаются в осевом направлении в соответствующие приемные карманы 32 кольца 21, передавая вращающий момент от корпуса 8 муфты или кольца 21 на вторую деталь 29 муфты, а с нее через переключающие шарики 26 на промежуточный вал 9. При превышении второго максимального вращающего момента вторая деталь 29 муфты, преодолевая усилие тарельчатой пружины тарельчатого пружинного элемента 30, перемещается в осевом направлении соединительными шариками 31, вследствие чего происходит (временное) выключение второй предохранительной муфты 20 (предохранительной муфты зацепления, в частности пружинно-шариковой муфты). Если необходимо выключить вторую предохранительную муфту 20, переключающий стержень 25 перемещают в плоскости чертежа вправо, преодолевая усилие винтовой пружины 33, что позволяет переключающим шарикам 26 сместиться радиально внутрь, сняв геометрическое замыкание между второй деталью 29 муфты и промежуточным валом 9.
На фиг.4 показан другой вариант устройства из двух предохранительных муфт 19, 20, причем в этом варианте осуществления изобретения обе предохранительные муфты 19, 20 могут работать только поодиночке, т.е. альтернативно друг другу. Для этого обе детали 22, 29 муфт снабжены на внутреннем периметре зубьями 34, 35. Посредством шестерни 36, расположенной с фиксацией от проворачивания на промежуточном валу 9, переключающий стержень 25 соединяется с промежуточным валом 9 с возможностью передачи вращающего момента. Выполненный в виде втулки переключающий стержень 25 можно вводить его наружными зубьями 37 в зацепление с зубьями 34 первой предохранительной муфты 19 или в зацепление с зубьями 35 второй предохранительной муфты 20 (это зацепление показано на чертеже) для передачи вращающего момента.
В варианте, показанном на фиг.5, промежуточный вал 9 имеет возможность перемещения в осевом направлении относительно обеих предохранительных муфт 19, 20, причем шестерня 36, расположенная на промежуточном валу 9 с фиксацией от проворачивания, может входить в зацепление с внутренними зубьями 34 первой предохранительной муфты 19 (это зацепление показано на фиг.5) или в зацепление с внутренними зубьями 35 второй детали 29 муфты, относящейся ко второй предохранительной муфте 20.
На фиг.6 показан еще один вариант осуществления изобретения. При этом промежуточный вал 9 установлен без возможности продольного перемещения. Охватывающий промежуточный вал 9 ползун 38 установлен с возможностью осевого перемещения относительно промежуточного вала 9. В окружном же направлении ползун 38 соединен с промежуточным валом шпонкой 39 (см. правую половину чертежа) с возможностью передачи вращающего момента. На ползуне 38 предусмотрена деталь 40, которая служит для зацепления с не показанной на чертеже передаточной системой тяг и рычагов. Расположенная в этом вариант слева вторая предохранительная муфта 20 имеет кольцеобразную деталь 29 муфты, которая под действием упругого элемента 41 создает силу упругости, действующую в осевом направлении на кольцеобразную деталь 42, соединенную с ползуном 38 с фиксацией от проворачивания. Вследствие этого соединительные шарики 31, двигаясь в осевом направлении, входят в соответствующие приемные карманы 32 кольцеобразной детали 42, что позволяет передавать вращающий момент в окружном направлении. При превышении максимального вращающего момента деталь 29 муфты, преодолевая посредством соединительных шариков 31 силу упругости пружинного элемента 41, смещается в осевом направлении, что ведет к выключению второй предохранительной муфты 20. Первая предохранительная муфта 19 имеет деталь 22 муфты, которая тарельчатым пружинным элементом 23 через еще одну деталь 43 муфты прижимается в осевом направлении к кольцеобразной детали 42, которая с фиксацией от проворачивания соединена с ползуном 38, а значит, и с промежуточным валом 9 с возможностью передачи вращающего момента. Детали 22, 29 муфт снабжены наружными зубьями 44, 45, посредством которых эти детали муфт можно вводить поодиночке (альтернативно) в зацепление с внутренними зубьями 46 корпуса 8 муфты, имеющего форму втулки, путем осевого перемещения ползуна 38, поэтому для передачи вращающего момента можно использовать либо первую предохранительную муфту 19, либо вторую предохранительную муфту 20.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, обе предохранительных муфты 19, 20 могут посредством переключающего стержня 25, выполненного в виде двойного клина, включаться для передачи вращающего момента, причем переключающий стержень 25 взаимодействует с двумя отдельными группами переключающих шариков 26, 47, позволяющими создавать геометрическое замыкание между промежуточным валом 9 и обеими предохранительными муфтами 19, 20. При этом переключающий стержень 25 может перемещаться, преодолевая силу упругости винтовой пружины 33. Возможен также вариант, в котором переключающий стержень 25 имеет возможность перемещения в обоих рабочих направлениях непосредственно, без воздействия винтовой пружины.
На фиг.8 показан еще один вариант осуществления изобретения, в котором вторая, более сильная предохранительная муфта 20, выполненная в виде предохранительной муфты зацепления, установлена для постоянной передачи вращающего момента. Для этого с имеющейся на валу 5 двигателя шестерней 6 съема мощности постоянно соединена с возможностью передачи вращающего момента посредством зубчатого венца 49 кольцеобразная деталь 48. Деталь 48 посажена снаружи с фиксацией от проворачивания на корпус 8 муфты. В осевом направлении между деталью 48 и второй деталью 29 муфты, относящейся ко второй предохранительной муфте 20, установлена группа соединительных шариков 31, расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении. На деталь 29 муфты в осевом направлении действует сила упругости тарельчатого пружинного элемента 30, поэтому соединительные шарики 31 входят в осевом направлении в приемные карманы 32 детали 48, а следовательно, через созданное таким образом геометрическое замыкание могут передавать вращающий момент в окружном направлении. Если передаваемый вращающий момент превысит максимально допустимый вращающий момент, деталь 29 муфты сместится в осевом направлении, преодолев силу упругости тарельчатого пружинного элемента 30, что приведет к выключению второй предохранительной муфты 20, т.е. к ее срабатыванию с перескакиванием в новое замкнутое положение. Ко второй предохранительной муфте 20 можно подключать первую предохранительную муфту 19. Для этого служит перемещаемый в осевом направлении на промежуточном валу 9 переключающий стержень 25 с наружными зубьями 37, которые можно вводить в зацепление с внутренними зубьями 34 первой детали 22 муфты, относящейся к первой предохранительной муфте 19. При этом переключающий стержень 25 соединен в окружном направлении с промежуточным валом 9 с возможностью передачи вращающего момента. На кольцевую деталь 53 муфты, установленную с возможностью перемещения в осевом направлении, действует сила упругости тарельчатого пружинного элемента 23 в направлении первой детали 22 муфты, что ведет к зажиму детали 22 муфты между расположенными по обе стороны от нее фрикционными колодками 50, 51. При этом фрикционная колодка 51 опирается на радиальную стенку 52 корпуса 8 муфты. При превышении максимального вращающего момента фрикционные колодки 50, 51 проскальзывают мимо первой детали 22 муфты.