ПАТРОН ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ АЛМАЗНОГО СВЕРЛИЛЬНОГО УСТРОЙСТВА СО СВЕРЛИЛЬНОЙ КОРОНКОЙ
CARTRIDGE FOR CONNECTION OF DIAMOND DRILLING DEVICE WITH DRILLING BIT

Настоящее изобретение касается устройства для размещения и закрепления инструмента, в частности, сверлильной коронки, на станке, например, на станке для колонкового бурения, включающее в себя вал отбора мощности для передачи момента вращения, вырабатываемого в машине, на инструмент, а также расположенную вокруг вала отбора мощности накидную гайку для разъемного соединения вала отбора мощности с соединительным концом инструмента.
Для проведения колонкового бурения или, соответственно, сверления с формированием полости керна, по существу, необходим станок для колонкового бурения, а также сверлильный инструмент, так называемая сверлильная (буровая) коронка. Станок для колонкового бурения в основном содержит электродвигатель, играющий роль привода и предназначенный для создания момента вращения, а также вал отбора мощности для передачи этого момента вращения. Сверлильная (буровая) коронка по существу состоит из цилиндрического полого тела (стальной оболочки), режущий конец которого разделен на сегменты с алмазами, а на крепежном конце (хвостовике) имеется соединительная деталь (переходник). Сверлильную коронку закрепляют переходником на валу отбора мощности станка для колонкового бурения таким образом, что вырабатываемый в станке для колонкового бурения момент вращения передается на сверлильную коронку. Передаваемый на сверлильную коронку момент вращения приводит ее во вращательное движение, благодаря чему режущий конец с алмазными сегментами может вращаться в материале, и таким образом в материале можно высверливать отверстие. Материал обычно представляет собой минеральную породу или бетон.
На валу отбора мощности станков для колонкового бурения обычно имеется простая резьба, посредством которой вал отбора мощности или, соответственно, станок для колонкового бурения соединяют с переходником сверлильной коронки. Такое резьбовое соединение называют, например, интерфейсом BS. Для монтажа сверлильной коронки на валу отбора мощности, а также для демонтажа ее с вала отбора мощности машины для колонкового бурения обычно требуется специальный инструмент в виде ключа (гаечного ключа). Как правильное затягивание резьбы, так и повторное ослабление резьбы без этого специального инструмента (только вручную) чрезвычайно затруднительно или даже невозможно. Поскольку момент вращения, который передается с машины для колонкового бурения на сверлильную коронку, часто очень высок, на резьбе между валом отбора мощности и сверлильной коронкой возможна очень высокая сила сцепления.
На нынешнем уровне техники патрон для закрепления сверлильной коронки на машине для колонкового бурения в форме резьбы раскрыт, например, в европейской заявке ЕР 1424152 А1. При этом вставной конец сверлильной коронки оснащен фланцем с наружной резьбой, а вал трансмиссии станка для колонкового бурения - фланцем с внутренней резьбой. Фланец с наружной резьбой и фланец с внутренней резьбой стягивают друг с другом в осевом направлении для закрепления сверлильной коронки на валу трансмиссии.
У коммерчески доступных патронов, согласно нынешнему уровню техники, при крайне высокой нагрузке возможны нежелательные эффекты. Так, например, из-за вибрации и сотрясений во время бурения винтовое соединение между валом отбора мощности и сверлильной коронкой может разомкнуться. Вибрация и сотрясения во время колонкового бурения могут, однако, привести к дополнительному повышению силы сцепления в резьбе между валом отбора мощности и сверлильной коронкой, так что разомкнуть резьбу окажется возможным лишь с очень большими усилиями. Загрязнение образующейся буровой пылью или деформация, обусловленная воздействием внешних сил, могут повредить отдельные компоненты патрона, что в свою очередь может привести к нарушению работы или к полному отказу патрона.
Поэтому задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить описанные выше проблемы и, в частности, представить устройство для размещения и фиксации инструмента, в частности, сверлильной коронки на станке, например, на станке для колонкового бурения, которое обеспечивает улучшение установки сверлильной коронки на станок для колонкового бурения и снятия ее со станка (монтаж и демонтаж), а также гарантирует надежное удержание сверлильной коронки на станке для колонкового бурения во время колонкового бурения как такового.
Согласно изобретению эту задачу решают посредством объекта независимого пункта 1 формулы изобретения. Прочие формы исполнения объекта изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В связи с этим представлено устройство для размещения и закрепления инструмента, в частности, сверлильной коронки, на станке, например, на станке для колонкового бурения, включающее в себя вал отбора мощности для передачи момента вращения, вырабатываемого в машине, на инструмент, а также расположенную вокруг вала отбора мощности накидную гайку для разъемного соединения вала отбора мощности с соединительным концом инструмента.
При этом согласно изобретению предусмотрено, что вал отбора мощности содержит фиксирующее кольцо, а накидная гайка содержит упорную шайбу и амортизирующий элемент, причем упорная шайба размещена между фиксирующим кольцом и амортизирующим элементом.
Это позволяет обеспечить улучшенный монтаж инструмента на станок и его демонтаж со станка, а также надежное удержание инструмента на станке во время колонкового бурения как такового без помощи какого-либо приспособления.
В соответствии с предпочтительной формой исполнения настоящего изобретения можно предусмотреть, чтобы в состоянии, когда накидная гайка и обращенный к патрону конец инструмента находятся в сборе, внутренняя поверхность накидной гайки прижималась к амортизирующему элементу, благодаря чему упорная шайба прижимается к фиксирующему кольцу с силовым замыканием. При этом внутренняя поверхность может располагаться по существу перпендикулярно наружной поверхности накидной гайки, так чтобы эта внутренняя поверхность проходила параллельно амортизирующему элементу, упорной шайбе и фиксирующему кольцу. С помощью амортизирующего элемента можно воспрепятствовать тому, чтобы при вибрациях во время эксплуатации машины накидная гайка отвинчивалась и таким образом исчезало бы жесткое соединение между валом отбора мощности и инструментом.
В соответствии еще с одной предпочтительной формой исполнения настоящего изобретения можно предусмотреть, чтобы накидная гайка имела внутреннюю резьбу, а обращенный к патрону конец инструмента обладал соответствующей (корреспондирующей) внутренней резьбе накидной гайки внешней резьбой, служащей для разъемного соединения вала отбора мощности с обращенным к патрону концом инструмента. Это позволяет простым способом соединять вал отбора мощности с обращенным к патрону концом инструмента, разъемным образом и без применения инструментов.
В соответствии еще с одной предпочтительной формой исполнения настоящего изобретения можно предусмотреть, чтобы накидная гайка состояла из пластмассы. Это облегчает навинчивание накидной гайки на обращенный к патрону конец инструмента, и также облегчает свинчивание ее с обращенного к патрону конца инструмента.
Согласно еще одной предпочтительной форме исполнения настоящего изобретения можно предусмотреть, чтобы фиксирующее кольцо и упорная шайба состояли из металла. Благодаря этому можно добиться максимально высокого усилия замыкания в соединении между фиксирующим кольцом и упорной шайбой.
Дальнейшие преимущества следуют из нижеприведенного описания фигур. На фигурах представлены различные примеры исполнения настоящего изобретения. Фигуры, описание и формула изобретения содержат многочисленные признаки в комбинации. Специалисту целесообразно рассматривать признаки также и по отдельности и сводить их в другие имеющие смысл комбинации.
Представлены:
Фиг. 1 Схематическое изображение выполненного как станок для колонкового бурения станка с валом отбора мощности, соединенным с выполненным в виде сверлильной коронки инструментом и устройством согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке;
Фиг. 2 Схематическое изображение стыковочного конца сверлильной коронки и соединительного конца вала отбора мощности;
Фиг. 3 Изображение в перспективе (аксонометрическая проекция) устройства согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке с накидной гайкой на валу отбора мощности станка для колонкового бурения вместе с соединительным концом сверлильной коронки;
Фиг. 4 Изображение в перспективе устройства согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке с накидной гайкой;
Фиг. 5 Изображение в перспективе вала отбора мощности вала отбора мощности с фиксирующим кольцом и упорной шайбой;
Фиг. 6 Вид спереди устройства согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке;
Фиг. 7 Вид сзади устройства согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке;
Фиг. 8 Изображение устройства согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке в поперечном разрезе вдоль линии разреза А-А на фиг. 6, а также;
Фиг. 9 Еще одно изображение устройства согласно изобретению для размещения и фиксации инструмента на станке в поперечном разрезе вдоль линии разреза А-А на фиг. 6, а также;
Пример исполнения:
На фиг 1 показано изображение в аксонометрической проекции станка 1, который соединен с инструментом 2. При этом станок 1 выполнен как станок для колонкового бурения. Инструмент 2 изготовлен в форме сверлильной коронки.
Станок для колонкового бурения 1 включает в себя по существу корпус 3, привод 4, трансмиссию 5 и вал отбора мощности 6. Привод 4 реализован посредством электродвигателя. Выполненный в виде электромотора привод 4 и трансмиссия 5 целиком размещаются в корпусе 3. Вал отбора мощности 6 имеет первый конец 6а и второй конец 6b. Первый конец 6а соединен с трансмиссией 5. Трансмиссия 5 в свою очередь соединена с электромотором 4. Второй конец 6b вала отбора мощности 6 выступает из корпуса наружу.
Сверлильная коронка 2 имеет цилиндрический полый корпус 7 с первым концом 7а и вторым концом 7b. На первом конце 7а в качестве режущей кромки (режущего конца) расположены алмазные сегменты 8. С помощью алмазных сегментов 8 в минеральном материале W можно просверлить отверстие. На втором конце 7b предусмотрен стыковочный конец 9. На стыковочном конце 9 имеется зубчатое колесо (шестерня) 10 с внутренними зубьями 11 (ср. фиг. 2 и 9), а также наружная резьба 12 (ср. фиг. 2, 4, 5, 8 и 9).
С помощью трансмиссии 5 вырабатываемый в электромоторе 4 момент вращения передают на вал отбора мощности 6, который благодаря этому вращается вокруг оси вращения R в направлении N.
Как показано, в частности, на фиг. 4 и 5, на втором конце 6b вала отбора мощности 6 предусмотрен соединительный конец 13, который (как подробно изложено ниже) служит для того, чтобы соединять вал отбора мощности со сверлильной коронкой 2 и таким образом передавать момент вращения вала отбора мощности 6 на сверлильную коронку 2. Соединительный конец 13 вала отбора мощности 6 содержит шестерню 14 с наружными зубцами 15, которая жестко (без возможности вращения) соединена с валом отбора мощности 6. Шестерня 14 выполнена таким образом, что она может входить (с точным совмещением) в соответствующим образом изготовленную шестерню с внутренними зубцами 10 стыковочного конца 9 сверлильной коронки 2. Внутренние зубцы 11 шестерни 10 при этом соответствуют наружным зубцам 15 шестерни 14 вала отбора мощности 6. В соответствии с одной из форм исполнения настоящего изобретения, не показанной на изображениях, возможно также, чтобы соединительный конец 13 вала отбора мощности не имел шестерни, а стыковочный конец 9 сверлильной коронки не имел зубчатого колеса с внутренними зубцами 10. Вместо этого на соединительном конце 13 вала отбора мощности 6 может быть предусмотрен участок, который соответствует полиномиальной кривой, многошпоночному валу, многоугольнику или же, соответственно, еще чему-то подобному. Равным же образом на стыковочном конце 9 сверлильной коронки 2 может быть предусмотрен участок, который [предназначен] для принятия в себя участка соединительного конца 13 вала отбора мощности 6, изготовленного в виде полиномиальной кривой, многошпоночного вала, многоугольника либо же, соответственно, подобного. Это означает, что участок на соединительном конце 13 вала отбора мощности 6 входит в участок стыковочного конца 9 сверлильной коронки 2 и таким образом представляет собой возможность соединения или, соответственно, передачи момента вращения между валом отбора мощности 6 и сверлильной коронкой 2 с геометрическим замыканием.
Как, в частности, показано на фиг. 3, на втором конце, то есть на соединительном конце 13 вала отбора мощности 6 предусмотрено устройство 20 для размещения и фиксации сверлильной коронки 2 на станке для колонкового бурения 1. Посредством этого устройства 20 можно обеспечить простоту установки сверлильной коронки 2 на станок для колонкового бурения 1 и снятия ее со станка (монтаж и демонтаж), а также надежное удержание сверлильной коронки 2 на станке для колонкового бурения 1 во время колонкового бурения как такового. При этом устройство 20 выполнено так, что монтаж сверлильной коронки 2 на станок для колонкового бурения 1 и снятие коронки со станка можно осуществлять без помощи инструмента и исключительно вручную.
Как изображено на фиг. 3, 4, 5, 8 и 9, устройство 20 для размещения и фиксации сверлильной коронки 2 на станке для колонкового бурения 1 включает в себя цилиндрическую накидную гайку 22, фиксирующее кольцо 25, упорную шайбу 26 и амортизирующий элемент 27.
Накидная гайка 22 имеет первый конец 22а, второй конец 22b, внутреннюю сторону 22с и наружную сторона 22d. На первом конце 22а с внутренней стороны 22с располагается внутренняя резьба 23. Со внутренней резьбой 23 накидной гайки 22 совпадает соответствующая (корреспондирующая) наружная резьба 12 стыковочного конца 9 сверлильной коронки 2. На втором конце 22b накидной гайки 22 предусмотрена внутренняя поверхность 24, которая простирается перпендикулярно наружной стороне 22d накидной гайки 22 (ср. фиг. 8 и 9).
Как видно из фиг. 5, фиксирующее кольцо 25 жестко размещено на валу отбора мощности 6. При этом фиксирующее кольцо 25 размещено в направлении стрелки Н перед упорной шайбой 26.
Как показано на фиг. 8 и 9, амортизирующий элемент 27 размещен в направлении стрелки Н за упорной шайбой 26. При этом амортизирующий элемент 27 в форме кольца круглого сечения изготовлен из эластичного материала, как, например, каучука различных видов, перфторкаучука (FFKM или FFPM), полиэтилена (РЕ) или политетрафторэтилена (PTFE).
Если сверлильную коронку 2 необходимо соединить с валом отбора мощности 6 для передачи вырабатываемого в электромоторе 4 момента вращения с вала отбора мощности 6 на сверлильную коронку 2, то соединительный конец 13 вала отбора мощности 6 вставляют в стыковочный конец 9 сверлильной коронки 2 (ср. фиг. 8 и 9). Благодаря введению друг в друга, наружные зубцы 15 вала отбора мощности 6 входят в зацепление со внутренними зубцами 11 сверлильной коронки 2, в силу чего образуется соединение, не допускающее проворачивания. Внутреннюю резьбу накидной гайки 22 навинчивают на наружную резьбу 12 стыковочного конца 9 сверлильной коронки 2, чтобы предотвратить возможное повторное отделение сверлильной коронки 2 от вала отбора мощности 6 в осевом направлении (ср. фиг 8 и 9). Когда накидную гайку 22 навинчивают на стыковочный конец 9 сверлильной коронки 2, внутренняя поверхность 24 накидной гайки 22 прижимается к амортизирующему элементу 27.
Таким образом, при завинчивании накидной гайки 22 силовое замыкание (сцепление) со стыковочным концом 9 сверлильной коронки 2 в осевом направлении (против направления стрелки Н) посредством упора между фиксирующим кольцом 25 накидной гайки 22 и упорной шайбой 26 вала отбора мощности 6 образуется на минимально возможном диаметре при достаточной износостойкости. Амортизирующий элемент 27 обеспечивает заданное предварительное натяжение в этой системе зажима (то есть в системе, состоящей из накидной гайки 22 и стыковочного конца 9) и при этом гарантированно предотвращает нежелательное размыкание винтового соединения между накидной гайкой 22 и стыковочным концом 9 сверлильной коронки 2.