ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РУЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ В УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ ИЛИ ДОЛБЛЕНИЯ
HAND-HELD ELECTRICAL MACHINE FOR ROTARY-PERCUSSION DRILLING OR SLOTTING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электрической ручной машине для сверления в ударно-вращательном режиме или долбления, прежде всего к перфоратору и/или отбойному молотку, содержащей электрический приводной двигатель, соединяемый передачей с рабочим шпинделем и/или ударным механизмом.
Уровень техники
Известна электрическая ручная машина указанного типа, например перфоратор. При этом перфораторы в низших весовых классах в большинстве случаев конструктивно выполняются в пистолетной, или горизонтальной, компоновке. Эта компоновка характеризуется параллельным расположением оси приводного двигателя и рабочего шпинделя, с которым соединяется рабочий инструмент, например сверло или бур. Ручные машины в пистолетной компоновке характеризуются сравнительно большой габаритной длиной. Перфораторы L-образной, или вертикальной, компоновки имеют меньшую длину по сравнению с ручными машинами пистолетной компоновки. L-образная компоновка отличается тем, что ось электрического приводного двигателя проходит под углом к рабочему шпинделю. Однако в некоторых случаях применения даже более короткие L-образные перфораторы оказываются слишком большими. При наличии достаточного пространства сбоку от оси сверления в качестве насадки используется угловая сверлильная головка с передачей удара (угловая сверлильная головка для ударного сверления). Известны угловые сверлильные головки для ударного сверления, которые при необходимости могут устанавливаться на перфоратор и у которых наряду с вращением осуществляется отклонение на 90° направления ударного движения. В известной угловой сверлильной головке для ударного сверления движение ударного механизма передается на ударник посредством поверхностей, скошенных на 45°. Из-за больших потерь на трение скользящих друг по другу скошенных поверхностей передача движения требует высокой точности изготовления и использования дорогостоящих инструментальных сталей. Из-за сильного нагрева при работе передача удара угловой сверлильной головкой происходит с низким к.п.д. Кроме того, механически жесткая угловая передача допускает отвод мощности лишь под одним постоянным углом, чем ограничивает возможности применения машины. Далее, применение жесткой угловой передачи не обеспечивает полного разделения ударов, вследствие чего пользователю приходится вручную прикладывать большое усилие в направлении сверления. Это делает обращение с ручной машиной очень неудобным.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения была положена задача разработки электрической ручной машины с возможностью уменьшения ее габаритной (конструктивной) длины при отсутствии потерь энергии удара из-за изменения его направления при таком уменьшении габаритной длины. Для этого средняя ось вала передачи или средняя ось выходного вала приводного двигателя образует ось поворота, вокруг которой приводной двигатель установлен с возможностью отклонения для уменьшения габаритной длины электрической ручной машины. Возможность отклонения приводного двигателя обеспечивает уменьшение габаритной длины как в случае электрической ручной машины пистолетной компоновки, у которой средняя ось выходного вала приводного двигателя проходит параллельно рабочему шпинделю, так и в случае электрической ручной машины L-образной компоновки, у которой выходной вал приводного двигателя проходит под углом к рабочему шпинделю. Под габаритной длиной в этой связи следует понимать протяженность машины в рабочем направлении, то есть в направлении ориентации рабочего шпинделя. Благодаря возможности поворота приводного двигателя вокруг оси поворота относительно рабочего шпинделя и ударного механизма обеспечивается бесступенчатое регулирование угла складывания машины в пределах широкого диапазона углов. Несмотря на сопровождающее поворот двигателя складывание ручной машины вокруг оси поворота, образованной средней осью вала передачи или выходного вала приводного двигателя, работа машины в ударном или ударно-вращательном режиме может осуществляться без потерь энергии удара из-за изменения его направления. Благодаря складыванию машины габаритная длина может быть уменьшена настолько, что это позволит работать машиной в очень труднодоступных местах. Работу с аппаратом можно начинать немедленно, поскольку на него не нужно устанавливать дополнительные детали. Другим преимуществом предлагаемой в изобретении электрической ручной машины является малый угловой размер, поскольку последний является в значительной степени независящим от диаметра приводного двигателя. В предпочтительном варианте электрическая ручная машина представляет собой перфоратор и/или отбойный молоток. При этом речь может идти о перфораторе в чистом виде, перфораторе с возможностью переключения между режимами сверления и/или долбления (комбинированном перфораторе) или об отбойном молотке в чистом виде.
В частности, электрическая ручная машина содержит корпус, состоящий из двигательной части, вмещающей приводной двигатель, и трансмиссионной части, вмещающей рабочий шпиндель и ударный механизм. Рабочий шпиндель и ударный механизм закреплены в трансмиссионной части корпуса, приводной двигатель - в двигательной части корпуса. Таким образом, электрическая ручная машина имеет первый узел, включающий в себя трансмиссионную часть корпуса, ударный механизм и шпиндель, а также второй узел, включающий в себя двигательную часть корпуса и приводной двигатель и способный отклоняться, поворачиваясь относительно первого узла вокруг оси поворота.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения передача расположена в двигательной и трансмиссионной частях корпуса. Тем самым передача входит в состав как первого, так и второго узла электрической ручной машины. При этом, в частности, имеются отдельные компоненты передачи, которые относятся исключительно к первому узлу, и другие компоненты, которые относятся исключительно ко второму узлу машины.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения электрическая ручная машина имеет между двигательной и трансмиссионной частями корпуса шарнир, обеспечивающий возможность отклонения приводного двигателя. Шарнир состоит, например, из двух поворотных опор.
В частном случае осуществления изобретения рабочий шпиндель и ударный механизм имеют общую ось движения, вокруг которой вращается рабочий шпиндель и/или вдоль которой движется ударная масса ударного механизма. Общая ось движения рабочего инструмента во вращательном и ударном режимах реализуется, например, в электрической ручной машине, выполненной в виде перфоратора, в котором ударной массой обладает, например, боек, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения.
Ось движения может быть расположена перпендикулярно оси поворота. Перпендикулярное расположение оси поворота позволяет оптимально выбирать положение этой оси для уменьшения габаритной длины.
Средняя ось выходного вала приводного двигателя может быть расположена перпендикулярно плоскости отклонения приводного двигателя. Плоскость отклонения представляет собой плоскость, которая перпендикулярна оси поворота и в которой отклоняется приводной двигатель. Этот вариант выполнения предлагаемой в изобретении электрической ручной машины соответствует L-образной компоновке машины.
В другом случае средняя ось выходного вала приводного двигателя может быть расположена параллельно плоскости отклонения приводного двигателя. При параллельном расположении средней оси выходного вала электрическая ручная машина представляет собой, в частности, электрическую ручную машину пистолетной компоновки.
Далее, приводной шпиндель может быть полностью или частично образован конструктивной деталью ударного механизма, прежде всего его цилиндром. Таким образом, рабочий инструмент приводится во вращение этой конструктивной деталью ударного механизма. Этой конструктивной деталью является, в частности, цилиндр (ствол) ударного механизма.
Электрическая ручная машина может иметь по меньшей мере одну муфту для выборочного соединения приводного двигателя с рабочим шпинделем и/или ударным механизмом. Если, например, имеется два раздельных канала передачи силовых потоков, приводящих в движение ударный механизм и рабочий шпиндель и имеющих по одной муфте, выполненной в обоих случаях в виде муфты сцепления, это позволяет выборочно реализовать вращательный и/или ударный режим работы электрической ручной машины.
Краткое описание чертежей
Ниже осуществление изобретения поясняется подробнее со ссылкой на чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - предлагаемая в изобретении электрическая ручная машина в пистолетной компоновке,
на фиг.2 - местный вид передачи предлагаемой в изобретении электрической ручной машины в первом варианте ее выполнения,
на фиг.3 - местный вид передачи предлагаемой в изобретении электрической ручной машины во втором варианте ее выполнения.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана предлагаемая в изобретении электрическая ручная машина 2 в пистолетной компоновке, выполненная в виде перфоратора 1. У изображенной на фиг.1 в боковой проекции (вверху) электрической ручной машины 2 показан первый узел 3 с трансмиссионной частью 4 корпуса и патроном 5 для зажима рабочего инструмента. Первый узел 3 и второй узел 6 электрической ручной машины 2 соединены посредством шарнира, благодаря чему второй узел 6 ручной машины может отклоняться относительно первого узла 3 (или первый узел 3 относительно второго узла 6), поворачиваясь вокруг оси 8 поворота. Второй узел 6 содержит типичную для машин пистолетной компоновки рукоятку 9 с выключателем 10 в двигательной части 11 корпуса. Двигательная 4 и трансмиссионная 11 части вместе образуют корпус 12 предлагаемой в изобретении электрической ручной машины 2. Складывание двух узлов 3, 6 машины показано на фиг.1 в горизонтальной проекции (внизу). Наряду с базовой конфигурацией с габаритной длиной L, которая соответствует компоновке обычной электрической ручной машины, показан первый узел 3, отклоненный относительно второго узла 6 на угол 90°, чем достигается уменьшение габаритной длины до L′.
На фиг.2 показана конструкция передачи, или передаточного механизма, 13, используемой в предлагаемой в изобретении электрической ручной машине 2. В двигательной части 11 корпуса находится изображенный лишь частично приводной двигатель с выходным валом 15. Выходной вал 15 установлен в подшипнике 16, закрепленном на корпусе. Выходной вал 15 приводит во вращение коническое колесо 19, закрепленное с фиксацией от проворачивания на валу 18, выполненном в виде коленчатого вала 17. Под коническим колесом здесь и далее следует понимать колесо с коническими зубьями. Коленчатый вал 17 установлен в двигательной части 11 корпуса и в трансмиссионной части 4 корпуса в опорах 21, выполненных в виде подшипников качения 20. На коленчатом валу 17 находится еще одна опора 22, предназначенная для установки трансмиссионной части 4 корпуса. Еще одно коническое колесо 23, закрепленное с фиксацией от проворачивания на коленчатом валу 17, находится в зацеплении с коническим колесом 24, которое - в качестве приводного элемента 25 рабочего шпинделя - приводит в движение цилиндр 26 ударного механизма 27. Цилиндр 26 опирается на трансмиссионную часть 4 посредством подшипника 28. Вращательное движение коленчатого вала 17 обеспечивает приведение в действие ударного механизма 27. Посредством установленного в подшипнике 30 шатуна 31 изогнутая часть 29 коленчатого вала 17 преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное движение поршня 32 ударного механизма 27. Через не показанную на чертеже воздушную подушку поршень 32 приводит в движение вдоль оси 33 движения не показанный на чертеже боек. В электрической ручной машине 2, выполненной в виде перфоратора, ось 33 движения одновременно является осью вращения приводного шпинделя. Средняя ось 34 вала 18 (выполненного в виде коленчатого вала 17) передачи 13 образует ось 8 поворота, вокруг которой приводной двигатель можно повернуть, отклонив его в сторону для уменьшения габаритной длины электрической ручной машины 2.
На фиг.3 показана конструкция электрической ручной машины 2 во втором варианте ее выполнения, который в основном соответствует первому примеру осуществления изобретения, показанному на фиг.2, так что ниже речь пойдет только о различиях. Электрическая ручная машина 2 во втором варианте выполнения выполнена в L-образной компоновке. В этом случае средняя ось 35 выходного вала 15 приводного двигателя направлена перпендикулярно плоскости складывания электрической ручной машины 2. В двигательной части 11 корпуса электрической ручной машины 2 в вариантах, представленных на фиг.2 и 3, размещены не показанный на чертеже приводной двигатель и все электрические компоненты электрической ручной машины 2. Выходной вал 15 приводного двигателя установлен в подшипнике качения 36 и через цилиндрическое зубчатое колесо 37 приводит во вращение вал 18, выполненный в виде коленчатого вала 17. Для осуществления поворота второго узла 6 относительно первого узла 3 ручной машины каждая из опор 21 поддерживает наполовину двигательную 11 и наполовину трансмиссионную 4 части корпуса. Опора 22 в двигательной части 11 корпуса расположена напротив опоры 21 для дополнительной поддержки кривошипного вала 17. Вращательное движение сообщается шпинделю через цилиндрическое зубчатое колесо 39, жестко связанное с кривошипным валом 17, и сначала передается на цилиндрическое зубчатое колесо 40, являющееся составным элементом промежуточного вала 41. Этот промежуточный вал 41 установлен в подшипниках 42, 43. На его переднем конце 44 имеется коническая шестерня 45, находящаяся в зацеплении с коническим колесом 24, закрепленным на цилиндре 26. Через цилиндр 26, жестко связанный с коническим колесом 24 и установленный в подшипнике 28, механическая энергия ведущей шестерни передается на патрон 5 для крепления рабочего инструмента. Ударный механизм 27 приводится в движение с помощью цилиндрического зубчатого колеса 38, установленного с фиксацией от проворачивания на кривошипном валу 17 вблизи его торца. Через палец 47 кривошипа, установленный эксцентрически, т.е. со смещением относительно средней оси 34, это цилиндрическое зубчатое колесо 38 приводит в движение шатун 31. Малые потери на трение в опоре 48 обеспечивают высокий к.п.д. при передаче вращательного движения. Через шатун 31, закрепленный с возможностью поворота посредством поршневого пальца 49, вращение пальца 47 кривошипа передается на поршень 32. Поршень 32 совершает в направлении оси 33 движения необходимое для генерирования ударов возвратно-поступательное движение, приводя в действие не показанный на чертеже боек ударного механизма 27. К конструктивным деталям, расположенным в трансмиссионной части 4 корпуса, относятся: для привода в режиме сверления - вал 41 с цилиндрическим зубчатым колесом 40, конической шестерней 45 и подшипниками 43, 42, коническое колесо 24 с цилиндром 26 и прочими, не показанными на чертеже, конструктивными деталями для привода инструмента; наполовину - опоры 21 для обеспечения функции отклонения, или складывания; для привода в режиме удара - поршень 32 с пальцем 49. Средняя ось 34 вала 18, выполненного в виде кривошипного вала 17, представляет собой линию сопряжения для поворота частей корпуса относительно друг друга.
В обоих примерах осуществления изобретения (фиг.2 и 3) не показаны муфты для выборочного приведения в движение рабочего шпинделя, или цилиндра 26, и/или поршня 32 ударного механизма 27. Если, например, электрическая ручная машина 2 представляет собой перфоратор с функциями сверления и/или долбления, то в ней имеются соответствующие сцепные муфты.
Видоизменение второго примера осуществления изобретения, показанного на фиг.3, таким образом, чтобы опоры 21, 22 располагались соосно выходному валу 15 двигателя, позволит обеспечить установку приводного двигателя с возможностью его отклонения вокруг оси поворота, образованной средней осью 35 выходного вала 15 приводного двигателя. В этом случае уменьшение габаритной длины также не вызовет потери энергии удара из-за изменения его направления.