ЗАЖИМНОЙ ПАТРОН УДАРНОГО ИНСТРУМЕНТА
IMPACT TOOL CHUCK

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к зажимному патрону, предусмотренному на переднем конце ударного инструмента, такого как перфоратор или ударная дрель, в котором устанавливается сверло посредством вставления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В ударном инструменте, таком как перфоратор или ударная дрель, на переднем конце корпуса предусмотрен зажимной патрон для установки сверла посредством вставления. Как показано на фиг.4 прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 3-43003, обычный зажимной механизм включает шарик, перемещаемый в радиальном направлении в сквозном отверстии, образованном в цилиндрическом держателе инструмента, в который вставляется сверло, и дополнительно установленную снаружи скользящую муфту для управления, в которой размещено опорное кольцо для отжимания шарика в сторону оси, тонкостенное кольцо, которое находится в контакте с шариком и скользящей втулкой, и спиральную пружину, которая толкает тонкостенную втулку вперед, к периферии держателя инструмента. В нормальном состоянии зажимного патрона шарик отжимается в сторону оси перед сквозным отверстием опорным кольцом под действием спиральной пружины, выдвигается в держатель инструмента и входит в канавку, образованную в осевом направлении на наружной поверхности сверла, так что сверло не может выдвигаться. Когда скользящая муфта отводится назад и тем самым отводится назад опорное кольцо со стороны наружной поверхности шарика, то шарик перемещается в сторону наружной периферии для удаления сверла.
В описанном выше зажимном патроне, при вставлении в держатель инструмента шарик катится назад в сквозное сверло в отверстие под действием заднего конца сверла. Затем шарик проталкивается между опорным кольцом и тонкостенным кольцом, за счет чего шарик перемещается в сторону наружной периферии держателя инструмента. Когда сверло полностью вставлено, шарик, который переместился вперед под действием спиральной пружины, снова выдвигается в сторону оси под давлением опорного кольца и входит в канавку. Таким образом, предотвращается выход сверла за счет перемещения шарика лишь посредством вставления сверла, без необходимости отвода назад скользящей муфты. Соответственно повышается удобство крепления и отсоединения сверла. Однако в этой конструкции можно использовать лишь один шарик, поскольку когда используются два шарика при вставлении сверла в направленный вверх инструмент опорное кольцо отходит назад, а также при вставлении сверла отходит назад тонкостенное кольцо, так что шарик не может отходить назад. Поэтому усилие шарика по предотвращению выхода сверла становится относительно небольшим. Следовательно, шарик может выходить из канавки сверла при ударе во время работы, или же сверло и шарик могут быть повреждены, что приводит к снижению надежности и долговечности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с этим задачей данного изобретения является создание зажимного патрона ударного инструмента, который обеспечивает соединение сверла с помощью двух шариков при сохранении высокого удобства крепления и снятия сверла и повышение надежности и долговечности за счет увеличения усилия для предотвращения выхода сверла.
Для решения указанной задачи согласно одному аспекту данного изобретения предлагается зажимной патрон ударного инструмента, включающий цилиндрический держатель инструмента, в который с передней стороны вставляется задний конец сверла; два шарика, установленные с возможностью качения в пределах заданного расстояния в осевом направлении держателя инструмента внутри пары приемных отверстий, выполненных в держателе инструмента, и с возможностью выхода в сторону оси держателя инструмента; установленный снаружи на держателе инструмента контактный элемент для вытеснения шариков в передние положения приемных отверстий с помощью вытесняющих средств и управляющую втулку, которая установлена снаружи на держателе инструмента с возможностью перемещения вперед и назад между запирающим положением, в котором прижимное кольцо, предусмотренное на внутренней периферии, расположено на наружной поверхности шариков в передних положениях для выдвижения шариков в сторону оси держателя инструмента, и положением отпирания, в котором прижимное кольцо отходит от наружной поверхности шариков в передних положениях для обеспечения отвода шариков от держателя инструмента, и удерживающее средство для удерживания прижимного кольца и управляющей втулки в переднем положении, при этом когда задний конец сверла вставляется в держатель инструмента, то шарики, которые катятся назад за счет контакта с задним концом сверла, проталкиваются между прижимным кольцом и контактным элементом для отвода от держателя инструмента, и в состоянии, когда прижимное кольцо удерживается в переднем положении с помощью удерживающего средства.
Согласно второму аспекту данного изобретения в зажимном патроне ударного инструмента согласно первому аспекту изобретения удерживающее средство выполнено так, что контактные части с шариками смещены друг относительно друга в переднем и заднем направлении; и когда шарики вытесняются в передние положения с помощью вытесняющих средств, то удерживающее средство служит в качестве контактного элемента и вытесняет прижимное кольцо в переднее положение, а когда задний конец сверла входит в контакт и откатывает шарики назад, то контактный элемент сначала толкает один шарик между прижимным кольцом и контактным элементом для наклона контактного элемента, за счет чего поддерживается контакт с прижимным кольцом, а прижимное кольцо удерживается в переднем положении.
Согласно третьему аспекту данного изобретения в зажимном патроне ударного инструмента согласно первому аспекту изобретения удерживающее средство выполнено в виде второго вытесняющего средства для вытеснения вперед прижимного кольца.
Согласно первому аспекту изобретения, даже в случае, когда ударный инструмент направлен вверх, сверло можно надежно соединять с держателем инструмента с помощью двух шариков. Поэтому усилие для предотвращения выхода сверла увеличивается при одновременном сохранении удобства крепления и удаления сверла, так что повышается надежность и долговечность.
Согласно второму аспекту данного изобретения, в дополнение к преимуществу первого аспекта изобретения, удерживающее средство может быть рационально скомпоновано посредством простой смены конструкции контактирующего элемента с использованием существующего вытесняющего средства.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, в дополнение к преимуществу первого аспекта, удерживающее средство может быть с легкостью скомпоновано посредством добавления второго вытесняющего средства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах изображено:
фиг.1 - общий вид ударной дрели, снабженной зажимным патроном, согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.2А-2С - поясняющий чертеж, иллюстрирующий работу зажимного патрона, показанного на фиг.1, во время вставления сверла;
фиг.3 - поясняющий чертеж направляющей шайбы, при этом слева показан вид спереди, а справа - продольный разрез;
фиг.4 - поясняющий чертеж, иллюстрирующий работу зажимного патрона, показанного на фиг.1, во время удаления сверла; и
фиг.5 - поясняющий чертеж, показывающий модификацию зажимного патрона, изображенного на фиг.1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
Ниже приводится описание варианта выполнения данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показана ударная дрель в качестве примера ударного инструмента. Ударная дрель 1 выполнена так, что двигатель 3 расположен в нижней части в корпусе 2, при этом его выходной вал 4 направлен вверх. Над двигателем 3 установлены с возможностью вращения параллельно друг другу вал 5 зубчатой передачи и коленчатый вал 6, на который передается вращение выходного вала 4. На фиг.1 позицией 7 обозначена цилиндрическая барабанная часть, выступающая вперед (влево на фиг.1) в верхней части корпуса 2. В барабанной части 7 имеется держатель 8 инструмента, выполненный с возможностью вращения. К задней части держателя 8 инструмента концентрично присоединен цилиндр (не показан) в виде неразъемной детали и коническая шестерня 9, установленная снаружи неразъемно с наружной стороной цилиндра, находится в зубчатом зацеплении с валом 5 зубчатой передачи с передачей вращения на выходной вал 4.
С другой стороны, в цилиндре поршень 12, соединенный с эксцентриковым штифтом 10, предусмотренным с выступанием над коленчатым валом 6, с помощью соединительного стержня 11, вставлен так, что вращение коленчатого вала 6 преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня 12. Перед поршнем 12 расположен ударник 13, который движется в соответствии с перемещением поршня 12 через посредство воздушной камеры. За счет возвратно-поступательного перемещения ударника 13 ударяется ударный болт 14, расположенный позади держателя 8 инструмента, за счет чего опосредованно осуществляется удар в задний конец сверла 15, вставленный в держатель 8 инструмента. Позицией 16 обозначена рукоятка, выполненная в задней части корпуса 2. В рукоятке 16 расположен переключатель 17 для включения двигателя 3 посредством поворота при нажатии переключательного рычага 18.
У переднего конца барабанной части 7 предусмотрен зажимной патрон 20. Как показано на фиг.2, этот зажимной патрон 20 выполнен так, что управляющая втулка 22, прижимное кольцо 23, направляющая шайба 24, служащая в качестве контактного элемента и удерживающего средства, и спиральная пружина 25 установлены снаружи на держателе 8 инструмента между резиновым колпачком 21, закрепленным на переднем конце держателя 8 инструмента, и передним концом барабанной части 7. Кроме того, в держателе 8 инструмента сформированы удлиненные приемные отверстия 26, 26, проходящие в осевом направлении, в положениях, которые имеют точечную симметрию относительно центра оси, и в приемных отверстиях 26, 26 расположены шарики 27, 27 с возможностью качения в переднем и заднем направлении и с возможностью выхода в сторону оси держателя 8 инструмента.
Управляющая втулка 22 предназначена для перемещения назад и вперед между резиновым колпачком 21 и передним концом барабанной части 7, а прижимное кольцо 23 и направляющая шайба 24 также предназначены для перемещения назад и вперед по отдельности от управляющей втулки 22 на внутренней стороне управляющей втулки 22. С помощью спиральной пружины 25, расположенной между внешней задней поверхностью направляющей шайбы 24 и ступенчатой частью 28 держателя 8 инструмента, управляющая втулка 22 вытесняется в переднее положение, в котором управляющая втулка 22 приходит в контакт с резиновым колпачком 21 в нормальном состоянии. Прижимное кольцо 23 и направляющая шайба 24 также вытесняются в переднее положение, в котором прижимное кольцо 23 приходит в контакт со стопорной частью 29, образованной на внутренней поверхности управляющей втулки 22.
Как показано на фиг.3, направляющая шайба 24 выполнена так, что ее центральная часть состоит из имеющей форму конуса приемной части 30, которая расположена с отступом в направлении центра, а в центре приемной части 30 предусмотрено сквозное отверстие 31, сформированное фасками с двух сторон, которые соответствуют скошенным частям, образованным в верхней и нижней частях держателя 8 инструмента, так что направляющая шайба 24 может перемещаться назад и вперед в осевом направлении в состоянии регулирования ее поворота относительно держателя 8 инструмента. Кроме того, в приемной части 30 на нижней стороне сквозного отверстия предусмотрена вогнутая отходящая назад часть 32, которая отклонена назад на угол, больший, чем угол наклона верхней стороны, так что нижний шарик 27, 27 может входить в отходящую назад часть 32. То есть контактные части верхнего и нижнего шариков 27 могут быть отсортированы друг от друга в переднем и заднем направлении.
Поэтому в состоянии, когда направляющая шайба 24 находится в переднем положении под воздействием силы спиральной пружины 25, каждый из шариков 27, 27 с помощью приемной части 30 перемещается в переднее положение приемного отверстия 26. Одновременно шарики катятся в положение запирания, в котором часть шариков выступает в сторону оси держателя 8 инструмента с помощью прижимного кольца 23, расположенного на его наружной стороне. В это время нижний шарик имеет зазор, обеспечивающий перемещение слегка больше назад по сравнению с верхним шариком, поскольку нижний шарик 27 входит в отходящую назад часть 32. Несмотря на зазор, выступание в держатель 8 инструмента сохраняется, поскольку влияние прижимного кольца 23 остается неизменным.
С другой стороны, в заднем конце наружной поверхности сверла 15 предусмотрена пара вогнутых канавок 33, 33, в которые могут входить шарики 27, 27, выступающие в держатель 8 инструмента, с заданной длиной в осевом направлении. Кроме того, в положениях, сдвинутых на 90° от вогнутых канавок 33, 33 в направлении по окружности, предусмотрены вогнутые канавки 35, 35 для задания положений, в которые входят предусмотренные в держателе 8 инструмента выступы 34, 34 для соединения сверла с держателем 8 инструмента в направлении вращения, имеющие заданную длину от заднего конца до передней стороны.
В зажимном патроне 20, выполненном указанным выше образом, даже в состоянии, когда не установлено сверло 15, шарики 27, 27 расположены в положениях запирания, в которых шарики выступают в сторону центра держателя 8 инструмента с помощью приемной части 30 и прижимного кольца 23, поскольку управляющая втулка 22, прижимное кольцо 23 и направляющая шайба 24 расположены в передних положениях под действием спиральной пружины 25, как описано выше.
Когда сверло 15 вставляется в держатель 8 инструмента в указанном выше состоянии, как показано на фиг.2А, шарики 27, 27, которые приходят в контакт с задним концом сверла 15, проталкиваются между прижимным кольцом 23 и приемной частью 30 направляющей шайбы 24, во время качения шариков назад в приемных отверстиях 26, что обеспечивает вставление сверла 15. Однако поскольку нижний шарик 27 перемещается несколько больше назад по сравнению с верхним шариком 27 с помощью отходящей назад части 32, как показано на фиг.2В, то первый шарик проталкивается первым между прижимным кольцом 23 и приемной частью 30, за счет чего направляющая шайба 24 наклоняется. Поэтому усилие спиральной пружины 24 все еще передается на прижимное кольцо 23 и управляющую втулку 22 через нижнюю часть направляющей шайбы 24, за счет чего предотвращается падение вниз прижимного кольца 23, тем самым препятствуя проталкиванию шарика 27, даже если ударная дрель 1 направлена вверх.
Когда сверло 15 продвигается дальше назад из этого положения, как показано на фиг.2С, то верхний шарик 27 полностью проталкивается между прижимным кольцом 23 и приемной частью 30 и отводится от держателя 8 инструмента. Одновременно нижний шарик 27 также толкается между прижимным кольцом 27 и приемной частью 30 и отводится от держателя 8 инструмента и перемещается в не запирающее положение. Таким образом, направляющая шайба 24 полностью отделяется от прижимного кольца 23, однако передние положения управляющей втулки 22 и прижимного кольца 23 не изменяются, поскольку вытесняющее усилие спиральной пружины 25 передается на прижимное кольцо через шарики 27, 27.
Когда вогнутые канавки 33, 33 на наружной поверхности сверла 15 достигают положений шариков 27, 27, как показано на фиг.1, то верхний и нижний шарики 27, 27 катятся снова в передние положения приемных отверстий 26 с помощью направляющей шайбы 24 за счет усилия спиральной пружины 25 и выступают в сторону оси держателя 8 инструмента с помощью прижимного кольца 23 для вхождения в вогнутые канавки 33, 33. Таким образом, сверло 15 соединяется с держателем 8 инструмента через шарики 27, 27 в направлении вращения с возможностью перемещения назад и вперед в осевом направлении с ударом, когда шарики 27, 27 приходят в контакт с передним и задним концами вогнутых канавок 33, 33.
С другой стороны, в случае, когда сверло 15 удаляется, при смещении управляющей втулки 22 назад против усилия спиральной пружины 25, как показано на фиг.4, прижимное кольцо 23 отводится с наружной стороны шариков 27, 27, так что шарики 27, 27 могут перемещаться наружу. Поэтому, если потянуть сверло 15 вперед, то шарики 27, 27 в контакте с задними концами вогнутых канавок 33, 33 перемещаются наружу перед стопорной частью 29 и отводятся в открытое положение. За счет этого сверло 15 можно вытягивать из держателя 8 инструмента.
Как указывалось выше, зажимной патрон 20 согласно указанному выше варианту выполнения имеет удерживающее средство, такое как направляющая шайба 24, для удерживания прижимного кольца 23 в переднем положении вместе с управляющей втулкой 22. Таким образом, когда задний конец сверла 15 вводится в держатель 8 инструмента в состоянии, в котором прижимное кольцо 23 удерживается в переднем положении с помощью направляющей шайбы 24, шарики 27, 27, катящиеся назад за счет контакта с задним концом сверла, проталкиваются между прижимным кольцом 23 и направляющей шайбой 24. Затем шарики отводятся от держателя 8 инструмента, за счет чего сверло 15 может быть надежно соединено с держателем 8 инструмента с помощью двух шариков 27, 27, даже в случае, когда ударная дрель 1 направлена вверх. Поэтому увеличивается усилие для предотвращения выхода сверла 15 при одновременном сохранении удобства крепления и извлечения сверла 15. Таким образом, могут быть повышены надежность и срок службы.
Кроме того, удерживающее средство выполнено так, что контактирующие с шариками 27, 27 части сдвинуты друг от друга в переднем и заднем направлении, и когда шарики 27, 27 вытесняются спиральной пружиной 25 в передние положения, то направляющая шайба 24 приходит в контакт с прижимным кольцом и вытесняет прижимное кольцо 23 в переднее положение. Таким образом, когда шарики 27, 27 катятся назад за счет контакта с задним концом сверла, направляющая шайба 24 сначала толкает один шарик 27 между прижимным кольцом 23, и направляющая шайба 24 наклоняется, за счет чего сохраняется контакт с прижимным кольцом 23, и он удерживается в переднем положении. Таким образом, удерживающее средство можно рационально выполнять посредством простого изменения конструкции направляющей шайбы 24 с использованием существующей спиральной пружины 25.
В описанном выше варианте выполнения прижимное кольцо выполнено отдельно от управляющей втулки и установлено снаружи на держателе инструмента. Однако прижимное кольцо может быть жестко соединено с управляющей втулкой за счет прессовой посадки и т.д. В качестве альтернативного решения, в качестве прижимного кольца на управляющей втулке может быть предусмотрена выступающая часть в форме кольца.
Конфигурация направляющей шайбы, которая служит в качестве удерживающего средства, может быть произвольно изменена: например, ее отходящая назад часть может быть выполнена на верхней стороне в отличие от указанного выше варианта выполнения с наклоном в противоположную сторону. Удерживающее средство, естественно, не ограничивается направляющей шайбой. Например, как показано на фиг.5, удерживающее средство может быть таким, что направляющая шайба 24а имеет обычную коническую форму и используется лишь для вытеснения шариков 27, 27 вместе со спиральной пружиной 25, в то время как плоская шайба 36 установлена снаружи в ступенчатой части 28 держателя 8 инструмента, а спиральная пружина 37, имеющая диаметр больше диаметра спиральной пружины 25, являющейся вторым вытесняющим средством, расположена между прижимным кольцом 23 и плоской шайбой 36, за счет чего прижимное кольцо 23 вытесняется непосредственно в переднее положение с помощью спиральной пружины 37. Даже когда в качестве удерживающего средства используется спиральная пружина 37 для вытеснения прижимного кольца 23 вперед, как указывалось выше, то удерживающее средство может быть выполнено просто за счет добавления спиральной пружины 37.
Кроме того, в указанном выше варианте выполнения в качестве ударного инструмента в виде примера показана ударная дрель. Однако данное изобретение можно применять в любом ударном инструменте другого вида, таком как перфоратор, если инструмент выполнен так, что сверло соединяется с помощью шариков, предусмотренных в держателе инструмента.
Следует отметить, что все признаки, раскрытые в описании и/или формуле изобретения, предназначены для раскрытия отдельно и независимо друг от друга с целью первоначального раскрытия, а также с целью ограничения заявленного изобретения, независимо от композиции признаков в вариантах выполнения и/или формуле изобретения. Следует отметить, что все диапазоны величин или указания групп объектов раскрывают возможную промежуточную величину или промежуточный объект с целью первоначального раскрытия, а также с целью ограничения заявленного изобретения, в частности, в качестве пределов диапазонов величин.