УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ РУЧНОЙ МАШИНЫ
PERCUSSION MECHANISM OF HAND-HELD MACHINE

Настоящее изобретение относится к ударному механизму ручной машины в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Из публикации WO 2004/082897 А1 известен ударный механизм ручной машины, содержащий ударное устройство и противовес, предназначенный для создания силы, направленной против результирующей силы ударного устройства, и стопорящийся в положении холостого хода.
Предлагается ударный механизм ручной машины, содержащий ударное устройство и по меньшей мере одно компенсирующее устройство, предназначенное для создания силы, направленной против результирующей силы ударного устройства, выполненное в виде динамического виброгасителя, содержащего противовес, колеблющийся в противофазе ударному устройству, и содержащее стопорный узел, предназначенный для стопорения противовеса в положении холостого хода и имеющий по меньшей мере один стопорный элемент и фиксирующий элемент, причем для фиксации противовеса в осевом направлении стопорный элемент установлен с возможностью перемещения в стопорную выемку, расположенную внутри противовеса, а фиксирующий элемент установлен подвижно внутри стопорного элемента. Это позволяет эффективно снизить вибрации на корпусе ручной машины с ударным механизмом, обусловленные возбуждением ударным устройством ударных импульсов. Создаваемая противодействующая сила и результирующая сила ударного устройства действуют предпочтительно в противоположных направлениях, поэтому достигается целесообразное и по меньшей мере частичное взаимное гашение сил при уменьшении вибраций, что позволяет оператору осуществлять почти свободное от вибраций движение подачи ручной машины. Компенсирующее устройство в предпочтительном исполнении способно создавать противодействующую силу в широком диапазоне частот вращения привода или широкой области частот ударов ударного устройства таким образом, чтобы обеспечить согласование создаваемой противодействующей силы по направлению и времени с силой сжатия ударного устройства и достичь максимального гашения вибраций. Таким образом, компенсирующее устройство может быть выполнено в виде механического, электрического, и/или магнитного, и/или пневматического, и/или иного устройства, подходящего с точки зрения специалиста, и при этом может создавать механическую, электрическую и/или магнитную или иную противодействующую силу для уменьшения результирующей силы ударного устройства.
Компенсирующее устройство может быть выполнено в виде динамического виброгасителя, что позволяет конструктивно просто за счет механического возбуждения - прежде всего, если динамический виброгаситель содержит противовес - получать создаваемую встречным колебанием силу, противоположную силе сжатия ударного устройства.
Кроме того, компенсирующее устройство может иметь по меньшей мере одно пружинящее средство, на которое опирается противовес, благодаря чему после возбуждения противовеса может быть обеспечен предпочтительный возврат противовеса в положение покоя или в исходное положение и, следовательно, повторное прежде всего периодическое возбуждение противовеса. Наряду с этим пружинящее средство или упругое усилие пружинящего средства создает дополнительное усилие, воздействующее на противовес в направлении, противоположном направлению ускорения противовеса, что позволяет эффективно повысить противодействующую силу компенсирующего устройства. Предпочтительно пружинящее средство служит в качестве опоры для противовеса на корпусе ручной машины.
Компенсирующее устройство может содержать по меньшей мере одно средство возбуждения, приводимое в движение приводным средством ударного механизма, чем обеспечивается конструктивно простое согласование или взаимная увязка генерируемых встречных колебаний или создаваемой противодействующей силы с частотой вращения привода или с частотой ударов ударного устройства. При этом средство возбуждения может представлять собой электрическое, магнитное, и/или механическое, и/или другие средства возбуждения, подходящие с точки зрения специалиста.
Средство возбуждения может быть выполнено с возможностью приведения противовеса в движение в направлении, противоположном направлению рабочего движения ручной машины, создаваемого ударным устройством, что эффективно обеспечивает взаимное гашение противодействующей силы и результирующей силы ударного устройства.
Средство возбуждения может быть образовано эксцентриком, что позволяет обеспечить, в частности, периодическое возбуждение противовеса, причем выполнение эксцентрика предпочтительно увязано с частотой ударов ударного устройства или с частотой вращения привода.
Кроме того, эффективное возбуждение компенсирующего устройства к моменту максимального сжатия или максимальной силы сжатия ударного устройства может достигаться, если средство возбуждения представляет собой пневматическое средство. Предпочтительно средство возбуждения, представляющее собой пневматическое средство, конструктивно увязано с пневматическим узлом ударного устройства и, следовательно, согласовано с частотой ударов ударного устройства.
Далее, противовес может быть расположен в зоне ствола ручной машины, что позволяет эффективно уменьшать вибрации в месте генерирования колебаний ударным устройством. В частности, это позволяет обеспечить быструю взаимную компенсацию результирующей вибрационной силы ударного устройства и противодействующей силы и сократить путь передачи усилий с сопровождающим его распространением колебаний. В этой связи под "зоной ствола ручной машины" следует понимать область внутри ударного механизма ручной машины, по меньшей мере частично расположенную по окружности ствола и/или впереди и/или позади ствола вдоль направления рабочего движения (привода) ударного устройства и/или особенно предпочтительно по меньшей мере частично образованную непосредственно стволом ручной машины. Кроме того, если противовес по меньшей мере частично образован стволом ручной машины, можно выгодно сэкономить на дополнительных деталях, монтажном пространстве, объеме сборочных работ и затратах и, в частности, на весе ударного механизма ручной машины.
В еще одном варианте осуществления изобретения компенсирующее устройство содержит стопорный узел, предназначенный для стопорения противовеса в положении холостого хода. Это позволяет предпочтительно избежать нежелательного создания больших противодействующих сил при остановке или пребывании бойка ударного устройства в положении покоя. Кроме того, это позволяет предпочтительно избежать нежелательного износа ударного механизма ручной машины и обеспечить длительный срок службы отдельных деталей или узлов ударного механизма ручной машины.
Наряду с этим предлагается ручная машина с ударным механизмом ручной машины и, таким образом, обеспечивается предпочтительное удобство обслуживания с малыми и/или особенно предпочтительно с практически незаметными результирующими вибрациями корпуса ручной машины для оператора ручной машины.
Другие преимущества изобретения рассмотрены в приведенном ниже описании нескольких примеров исполнения, поясняемом прилагаемыми чертежами. На чертежах, в описании и формуле изобретения раскрыта комбинация множества признаков. Для специалиста будет очевидна возможность реализации этих признаков, в том числе признаков разных вариантов осуществления изобретения, по отдельности и в других целесообразных комбинациях. На чертежах показано:
на фиг.1 - схематичный вид сбоку ручной машины с предлагаемым в изобретении ударным механизмом ручной машины,
на фиг.2 - схематичный вид сбоку предлагаемого в изобретении ударного механизма ручной машины,
на фиг.3 - эксцентрик ударного механизма ручной машины,
на фиг.4 - схематичный вид сверху на ударный механизм ручной машины, альтернативный показанному на фиг.2,
на фиг.5 - схематичный вид сверху на ударный механизм ручной машины, показанный на фиг.2, с упором,
на фиг.6 - схематичный вид сверху на ударный механизм ручной машины, показанный на фиг.2, с дополнительным пружинящим средством,
на фиг.7 - схематичный вид сбоку предлагаемого в изобретении ударного механизма ручной машины со стопорным узлом,
на фиг.8 - схематичный вид сбоку ударного механизма ручной машины, показанного на фиг.7, с расположением стопорного узла непосредственно на стволе ручной машины,
на фиг.9 - схематичный вид сбоку еще одного альтернативного ударного механизма ручной машины,
на фиг.10 - схематичный вид сверху на ударный механизм ручной машины, показанный на фиг 9, с альтернативным возбуждением,
на фиг.11 - схематичный вид сбоку другого альтернативного ударного механизма ручной машины с противовесом, образованным стволом ручной машины,
на фиг.12 - схематичный вид сбоку еще одного альтернативного ударного механизма ручной машины с пневматическим средством в качестве средства возбуждения.
На фиг.1-6 и 9-12 и в относящемся к ним описании рассматриваются примеры, облегчающие понимание сущности изобретения.
На фиг.1 показана ручная машина 36а с ударным механизмом 10а. Ударный механизм 10а ручной машины (фиг.2) включает в себя ударное устройство 12а и компенсирующее устройство 14а, выполненное в виде динамического виброгасителя. Ударное устройство 12а предназначено для генерирования ударного импульса для рабочего органа 40а, установленного в патроне 42 ручной машины 36а, и имеет для этого поршень 44а, пневматический элемент 46а, боек 48а и не показанный на чертеже переходник (промежуточную массу). Кроме того, ударное устройство 12а включает в себя ствол 32а ручной машины, в котором с возможностью осевого перемещения в направлении 26а рабочего движения ударного устройства 12а установлены поршень 44а и боек 48а. Между поршнем 44а и бойком 48а расположен образованный воздушной подушкой пневматический элемент 46а (фиг.2).
Для приведения в действие ударного устройства 12а не показанный на чертеже привод ручной машины 36а, представляющий собой электродвигатель, создает приводной момент. Привод передает приводной момент на приводное средство 38а, представляющее собой ведущий вал, ориентированное перпендикулярно направлению 26а рабочего движения ударного устройства 12а (фиг.2). На обращенном к ударному устройству 12а конце 50а ведущего вала он имеет эксцентриковый приводной узел 52а с эксцентриком 54, соединенным с ведущим валом с фиксацией от проворачивания, и выполненным в виде пальца штифтом 56а эксцентрика. Штифт 56а ориентирован перпендикулярно главной плоскости 58а эксцентрика 54а и перпендикулярно направлению 26а рабочего движения ударного устройства 12а и расположен в зоне эксцентрика 54а, смещенной относительно оси вращения приводной оси 60а эксцентрика 54а. Штифт 56а приводной штангой 62а ударного устройства 12а связан с поршнем 44а. Эксцентриковый приводной узел 52а и приводная штанга 62а ударного устройства 12а при работе ручной машины 36а преобразуют вращательное движение с крутящим моментом ведущего вала в осевое линейное движение поршня 44а вдоль рабочего направления 26а ударного устройства 12а (фиг.2).
Динамический виброгаситель расположен в зоне ручной машины 36а, которая, если смотреть от ведущего вала, проходит в направлении, противоположном направлению 26а рабочего движения ударного устройства 12а. Кроме того, динамический виброгаситель содержит противовес 20а, пружинящее средство 22а и средство 24а возбуждения, представляющее собой эксцентрик 28а. Эксцентрик 28а приводится во вращение ведущим валом привода ударного устройства 12а и соединен с ним с фиксацией от проворачивания. Эксцентрик 28а имеет эксцентриковую, асимметричную форму главной плоскости 64а, которая относительно кругообразной формы имеет в центре выемку 66а для закрепления на ведущем валу (фиг.3) с фиксацией от проворачивания. Эксцентрик 28а или кулачок 68а эксцентрика динамического виброгасителя и эксцентрик 54а и штифт 56а ударного устройства 12а вращаются вокруг ведущего вала в направлении 72а со сдвигом по фазе на 180°, поэтому кулачок 68а эксцентрика 28а динамического виброгасителя находится в крайнем положении с ориентацией, противоположной направлению 26а рабочего движения, когда штифт 56а эксцентрика 54а ударного устройства 12а находится в крайнем положении в направлении 26а рабочего движения (фиг.2).
Посредством эксцентрика 28а противовес 20а перемещается в направлении, противоположном направлению 26а рабочего движения ударного устройства 12а. При этом противовес 20а движется, преодолевая упругое усилие пружинящего средства 22а, через которое противовес 20а опирается на корпус 70а ручной машины 36а. В момент времени, когда штифт 56а эксцентрикового приводного узла 52а находится в крайнем положении в направлении 26а рабочего движения, действует сила 18а со стороны ударного устройства 12а, представляющая собой максимальное усилие сжатия, в направлении, противоположном направлению 26а рабочего движения ударного устройства 12а. Возбуждение или приведение в движение противовеса 20а посредством эксцентрика 28а создает противодействующую силу 16а, которая достигает максимума, обусловленного положением динамического виброгасителя, почти одновременно с максимальной результирующей силой 18а ударного устройства 12а. При этом противодействующая сила 16а направлена против результирующей силы 18а ударного устройства 12а, поэтому результирующая сила 18а ударного устройства 12а и противодействующая сила 16а в зоне ведущего вала максимально компенсируют друг друга, что ведет по меньшей мере к ослаблению и/или устранению вибраций ручной машины 36а (фиг.2).
Пружинящее средство 22а динамического виброгасителя обеспечивает при этом автоматический возврат противовеса 20а в исходное положение, чтобы после периодического оборота вокруг оси вращения ведущего вала эксцентрика 28а снова переместить противовес 20а, преодолевая упругое усилие пружинящего средства 22а в направлении, противоположном направлению 26а рабочего движения ударного устройства 12а. Приводимый во вращение ведущим валом эксцентриковый эксцентрик 28а согласует противодействующую силу 16а динамического виброгасителя с мгновенной частотой ударов ударного устройства 12а или с направлением и временем приложения результирующей силы 18а со стороны ударного устройства 12а. Кроме того, пружинящее средство 22а повышает инерционность при ускорении противовеса 20а, и, следовательно, противодействующая сила 16а противодействует результирующей силе 18а ударного устройства 12а в течение более длительного времени.
На фиг.4-12 показаны альтернативные варианты осуществления изобретения. По существу одни и те же детали, признаки и функции, как правило, имеют на чертежах одинаковые цифровые обозначения. Однако для различения примеров осуществления к условным обозначениям для отдельных примеров добавлены буквы a-f. Приведенное ниже описание ограничивается по существу отличиями от примера осуществления, показанного на фиг.1-3, причем в отношении одних и тех же деталей, признаков и функций делаются ссылки на описание примера осуществления в соответствии с фиг.1-3.
На фиг.4-6 показан альтернативный ударный механизм 10b ручной машины. Эксцентрик 28b для возбуждения противовеса 20b одновременно служит для привода ударного устройства 12b. Для этого эксцентрик 28b имеет два эксцентриковых штифта 56b, 74b, расположенных в противолежащих друг другу краевых зонах 76b, 78b эксцентрика 28b. К тому же эксцентриковый штифт 74b для возбуждения противовеса 20b проходит на стороне эксцентрика 28b, противоположной эксцентриковому штифту 56b для привода ударного устройства 12b, перпендикулярно главной плоскости 64b эксцентрика 28b.
На качающемся противовесе 20b расположено другое пружинящее средство 80b на стороне, ориентированной в направлении 26b рабочего движения. Пружинящее средство 80b обеспечивает демпфированное соединение эксцентрикового штифта 74b с противовесом 20b, причем эксцентриковый штифт 74b имеет направление движения, соответствующее направлению 72b вращения эксцентрика 28b или ведущего вала. При этом эксцентриковый штифт 74b в определенный момент времени соединяется с пружинящим элементом 80b, в котором в ударном устройстве 12b создается усилие сжатия. При дальнейшем обороте эксцентрика 28b усилие сжатия или результирующая сила 18b в направлении, противоположном направлению 26b рабочего движения, в ударном устройстве 12b возрастает, и одновременно противовес 20b отжимается в направлении, противоположном направлению 26b рабочего движения, тем самым создавая противодействующую силу 16b за счет ускорения противовеса 20b. Если эксцентриковый штифт 56b для привода ударного устройства 12b находится в крайнем положении на стороне ударного устройства 12b или если эксцентриковый штифт 74b для возбуждения противовеса 20b находится в крайнем положении на стороне противовеса 20b, то ударное устройство 12b создает максимальную результирующую силу 18b в направлении, противоположном направлению 26b рабочего движения, а динамический виброгаситель создает максимальную противодействующую силу 16b в направлении 26b рабочего движения, причем сила 18b и противодействующая сила 16b по меньшей мере частично взаимно компенсируют друг друга.
В отличие от устройства, показанного на фиг.4, динамический виброгаситель на фиг.5 и 6 имеет упор 82b, расположенный в направлении 26b рабочего движения после еще одного пружинящего средства 80b. Упор 82b препятствует слишком большому обратному перемещению противовеса 20b под действием пружинящего средства 22b и устанавливает противовес 20b в исходное положение для повторного возбуждения посредством эксцентрика 28b.
На фиг.6 упор 82b дополнительно соединен с пружинящим элементом 84b на качающемся противовесе 20b, чтобы препятствовать нежелательному соударению пружинящего средства 80b и/или противовеса 20b с упором 82b. Кроме того, противовес 20b пружинящим средством 22b для опирания на корпус 70b ручной машины и пружинящим элементом 84b устанавливается в исходное положение для нового возбуждения.
На фиг.7 и 8 показан ударный механизм 10с ручной машины со стопорным узлом 34с, предназначенным для стопорения противовеса 20с в положении холостого хода. Для этого стопорный узел 34с на фиг.7 имеет пружинный элемент 86с, стопорный элемент 88с, фиксирующий элемент 90с и установленное на стволе 32с стопорное кольцо 92с. Пружинный элемент 86с опирает стопорный элемент 88с на корпус 70с ручной машины и при работе в ударном режиме находится в заранее закрепленном положении. Фиксирующий элемент 90с на конце 94с в направлении 26с рабочего движения жестко связан со стопорным кольцом 92с, а другим концом 96с подвижно установлен в стопорном элементе 88с. Для этого стопорный элемент 88с имеет выемку 98с, сужающуюся в направлении, противоположном направлению 26с рабочего движения, в которой фиксирующий элемент 90с установлен с возможностью осевого перемещения. При перемещении фиксирующего элемента 90с в осевом направлении 100с фиксирующего элемента 90с стопорный элемент 88с вследствие сужающейся формы выемки 98с движется перпендикулярно осевому направлению 100с фиксирующего элемента 90с. Пружинный элемент 86с при перемещении фиксирующего элемента 90с в направлении 26с рабочего движения или при перемещении из сужающейся выемки 98с обеспечивает движение стопорного элемента 88с вверх или движение стопорного элемента 88с, направленное от корпуса 70с ручной машины. Как только противовес 20с достигнет максимального ускорения и выйдет из положения контакта с эксцентриком 28с, стопорный элемент 88с переместится в стопорную выемку 102с, расположенную внутри противовеса 20с, поэтому противовес 20с будет зафиксирован в осевом направлении 100с. При этом положение холостого хода согласовано с положением холостого хода ударного устройства 12с. В положении холостого хода ударного устройства 12с ствол 32с вместе со стопорным кольцом 92с перемещается в направлении 26с рабочего движения и тем самым перемещает фиксирующий элемент 90с в осевом направлении 100с из сужающейся выемки 98с стопорного элемента 88с (фиг.7).
Если ударное устройство 12с покидает положение холостого хода, то ствол 32с со стопорным кольцом 92с передвигается в обычное положение долбежного режима работы, а фиксирующий элемент 90с отжимается в сужающуюся выемку 98с стопорного элемента 88с в направлении, противоположном направлению 26с рабочего движения. Тем самым стопорный элемент 88с, преодолевая упругое усилие пружинящего элемента 86с, отжимается из стопорной выемки 102с противовеса 20с, и противовес 20с пружинящим средством 22с приводится в исходное положение для повторного возбуждения эксцентриком 28с (фиг.7).
Стопорный узел 34с на фиг.8 отличается от стопорного узла 34с на фиг.7 непосредственным расположением фиксирующего элемента 90с на стволе 32с, который снабжен для этого стопорным элементом 104с.
На фиг.9 и 10 показан ударный механизм 10d ручной машины с противовесом 20d, охватывающим ствол 32d ударного устройства 12d в виде цилиндра. При этом противовес 20d возбуждается для встречных колебаний, создающих силу 16d, противодействующую результирующей силе 18d ударного устройства 12d. Противовес 20d через пружинящее средство 22d опирается на корпус 70d ручной машины, причем пружинящее средство 22d расположено на конце 124d, противоположном направлению 26d рабочего движения. В направлении 26d рабочего движения после противовеса 20d на корпусе 70d ручной машины установлен упор 126d, который останавливает противовес 20d при обратном колебании в исходное положение для повторного возбуждения и предупреждает нежелательное дальнейшее перемещение противовеса 20d в направлении 26d рабочего движения.
На фиг.9 охватывающий ствол 32d противовес 20d посредством эксцентрика 28d, отличающегося от эксцентрика 54d для привода ударного устройства 12d, возбуждается к встречным колебаниям. При этом противовес 20d возбуждается инициирующей штангой 128d, приводимой в осевое движение эксцентриком 28d.
На фиг.10 охватывающий ствол 32d противовес 20d приводится в движение эксцентриком 28d. Дополнительно инициирующая штанга 128d для возбуждения противовеса 20d снабжена направляющей 130d, ориентированной в направлении 26d рабочего движения.
На фиг.11 показан ударный механизм 10е ручной машины с противовесом 20е динамического виброгасителя, образованным стволом 32е ручной машины. При этом принцип действия и возбуждение противовеса 20е соответствуют варианту, показанному на фиг.9.
На фиг.12 показан ударный механизм 10f ручной машины с пневматическим средством 30f, представляющим собой средство 24f возбуждения. Для этого противовес 20f динамического виброгасителя размещен в корпусе 110f динамического виброгасителя. Корпус 110f динамического виброгасителя имеет цилиндрическую форму с двумя клапанами 132f, 134f. В корпусе 110f противовес 20f, выполненный в форме диска, возбуждается к встречным колебаниям ударного устройства 12f, поэтому противовес 20f создает силу 16f, противодействующую результирующей силе 18f ударного устройства 12f. Для этого противовес 20f через пружинящее средство 22f опирается на корпус 110f. Оба клапана 132f, 134f расположены на противоположных стенках 136f, 138f корпуса 110f, причем один из двух клапанов 132f предназначен для подачи воздуха, а второй из двух клапанов 134f - для отвода воздуха. Клапан 132f подачи воздуха соединен с пневматическим элементом 46f ударного устройства 12f воздуховодом 140f. По воздуховоду 140f и через клапан 132f воздух под действием избыточного давления в пневматическом элементе 46f ударного устройства 12f направляется в корпус 110f динамического виброгасителя и создает избыточное давление в инерционной массе. Избыточное давление воздуха в корпусе 110f динамического виброгасителя, преодолевая упругое усилие пружинящего средства 22f, отжимает противовес 20f в направлении, противоположном направлению рабочего движения 26f ударного устройства 12f, к корпусу 110f, что создает усилие 16f, противодействующее усилию ударного устройства 12f. Если противовес 20f под действием избыточного давления находится в противоположном направлению рабочего движения 26f крайнем положении с минимальным расстоянием до корпуса 110f динамического виброгасителя или если клапан 134f для отвода воздуха из противовеса 20f не закрыт в пределах зоны 142f корпуса 110f, воздух может отводиться в ручную машину. Это обеспечивает обратное перемещение противовеса 20f в направлении рабочего движения 26f, причем клапан 134f для отвода воздуха закрыт в предназначенном для повторного возбуждения исходном положении противовеса 20f, что позволяет избежать отвода воздуха до достижения максимальной силы 16f, противодействующей силе ударного устройства 12f.