СВЕРЛИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
DRILLING DEVICE

Изобретение относится к сверлильному устройству, состоящему из дрели, которая имеет шпиндель, установленный с возможностью вращения в корпусе дрели, и сверлильного патрона, который имеет тело патрона, а также поворачиваемый коаксиально телу патрона зажимной конус и держатель кулачков, в котором в направляющих гнездах перемещаются зажимные кулачки, установленные с возможностью радиальной перестановки в поводке, который резьбовым участком входит в зацепление с резьбовой втулкой, коаксиальной оси патрона и связанной с телом патрона.
Состоящие из дрели и сверлильного патрона сверлильные устройства давно известны из практики, при этом раньше дрель предназначалась исключительно для вращательного привода сверлильного патрона, в то время как открывание и закрывание сверлильного патрона необходимо было осуществлять с помощью ключа для сверлильного патрона. Дальнейшее техническое развитие привело затем к приводимым в действие без ключа сверлильным патронам, в которых можно вручную поворачивать затяжную гильзу относительно закрепленного без возможности проворачивания на сверлильном шпинделе сверлильного патрона с целью зажима сверлильного инструмента между зажимными кулачками или же для снятия зажима. Кроме того, имеются попытки дальнейшего упрощения управлением сверлильным патроном, для чего в DE 10 2005 012 534 А1 предложено использование в патроне с круглыми кулачками переставляемой относительно сверлильного патрона гильзы сцепления, которая удерживается от вращения относительно корпуса дрели и которую с помощью устройства сцепления можно соединять с силовым замыканием с зажимной гильзой.
В основу изобретения положена задача обеспечения возможно более простой конструкции сверлильного устройства указанного в начале вида с целью обеспечения упрощенного управления.
Эта задача решена в сверлильном устройстве указанного в начале вида тем, что сверлильный шпиндель выполнен виде полого шпинделя, в который входит соединенная без возможности проворачивания и с возможностью осевого сдвига с резьбовой втулкой штанга сцепления, причем штанга сцепления установлена с возможностью перестановки между положением зажима, в котором она соединена без возможности проворачивания с корпусом дрели, и положением сверления, в котором она соединена без возможности проворачивания со сверлильным шпинделем.
Это сверлильное устройство характеризуется тем, что сверлильный патрон имеет простую конструкцию, которая недорога в изготовлении и монтаже, поскольку меры для модификации сверлильного устройства выполняются на стороне дрели. Однако эти меры очень просты и требуют мало места, так что возможна интеграция в существующий корпус дрели, т.е. для обеспечения дополнительной функции автоматического зажима и отпускания не требуется имеющий большой объем корпус дрели; остается также возможность открывания и закрывания сверлильного патрона вручную. Кроме того, следует учитывать, что подтягиваемые сверлильные патроны имеют тенденцию к более сильному закрыванию в режиме сверления, т.е. к более сильному зажиму сверлильного инструмента, соответственно, при левом вращения - к ослаблению зажима. Это нежелательное действие исключается согласно изобретению за счет сцепления сверлильного шпинделя со штангой сцепления и тем самым с поводком в положении сверления.
Для полноты следует упомянуть, что положение зажима получило свое название за счет оказания влияния на состояние зажима инструмента, т.е. в состоянии зажима может происходить как зажим, так и отпускание инструмента.
В рамках изобретения особенно предпочтительно, когда штанга сцепления на своем противоположном в осевом направлении резьбовой втулке конце имеет шайбу сцепления, которая в положении зажима прилегает к корпусу дрели, а в положении сверления - к сверлильному шпинделю. За счет этой шайбы сцепления обеспечивается увеличенная поверхность прилегания с целью обеспечения надежного соединения с вращательным замыканием штанги сцепления, с одной стороны, с корпусом дрели, с другой стороны, - со сверлильным шпинделем. При этом предпочтительно, когда шайба сцепления по меньшей мере на одной из своих плоских сторон, предпочтительно на обеих плоских сторонах, имеет торцевые зубцы для взаимодействия с ответными зубцами, поскольку такое соединение без возможности проворачивания создается с помощью геометрического замыкания, которое, однако, при превышении заданного крутящего момента без разрушения обоих участвующих конструктивных элементов обеспечивает возможность проскакивания торцевых зубцов по ответным зубцам.
Кроме того, в рамках изобретения возможно, что шайба сцепления выполнена в виде части штанги сцепления с возможностью перестановки на ней между положением зажима и положением сверления. Таким образом, нет обязательной необходимости перестановки всей штанги сцепления внутри корпуса дрели, поскольку также перестановка части штанги сцепления, а именно шайбы сцепления, достаточна для обеспечения попеременного взаимодействия с корпусом дрели в положении зажима или со сверлильным шпинделем в положении сверления.
Для повышения безопасности во время режима сверления между корпусом дрели и штангой сцепления расположена нагружающая штангу сцепления в направлении сверлильного шпинделя пружина, которая обеспечивает соединение с вращательным замыканием штанги сцепления относительно сверлильного шпинделя, так что гарантируется, что поводок вращается вместе с телом патрона.
Кроме того, в рамках изобретения предпочтительно, когда на корпусе дрели расположен доступный снаружи переключатель для перестановки штанги сцепления, при этом этот переключатель может воздействовать чисто механически или электрически/магнитно на положение штанги сцепления. Если переключатель согласован с приводной системой дрели, то существует возможность, что в положении зажима переключатель предусмотрен для оказания влияния на скорость вращения дрели в смысле её ограничения.
Простая механическая конструкция характеризуется тем, что штанга сцепления снабжена управляющим кулачком для перестановки с помощью выполненной на переключателе управляющей поверхности. При этом предпочтительно, когда переключатель выполнен в виде нажимного переключателя с переставляющей нажимной переключатель в соответствующее сверлильному положению исходное положение пружиной, т.е. со стороны пользователя необходимо активное управление для перестановки штанги сцепления в зажимное положение. За счет этого выполнения обеспечивается надежное зажим сверлильного инструмента во время режима сверления за счет обеспечения сохранения положения сверления.
Для устранения необходимости постоянного воздействия пользователя на нажимной переключатель, существует возможность снабжения нажимного переключателя толкателем для фиксации его отклоненного из исходного положения.
Кроме того, предпочтительно, когда на нажимном переключателе предусмотрено фиксирующее гнездо, а на корпусе дрели фиксирующий штифт, который установлен с возможностью перестановки с помощью переключательного штифта. При этом для повышения рабочей надежности фиксирующий штифт нагружается с помощью переключательной пружины в направлении фиксирующего гнезда.
Возникающие при открывании и закрывании сверлильного патрона дополнительные нагрузки учитываются тем, что в корпусе дрели в зоне шайбы сцепления и переключателя образован стабилизирующий каркас.
Вместо механической перестановки штанги сцепления с помощью переключателя/нажимного переключателя существует также возможность выполнения штанги сцепления из магнитного материала и расположения в корпусе дрели управляемого с помощью переключателя электромагнита.
Соединение без возможности проворачивания между штангой сцепления и резьбовой втулкой можно осуществлять простым образом тем, что резьбовая втулка в своем обращенном к штанге сцепления дне имеет не круглое отверстие, в которое входит штанга сцепления с соответствующим поперечным сечением. Естественно, в этом случае существует также возможность, что не резьбовая втулка охватывает штангу сцепления, а штанга сцепления с соответствующей формой охватывает резьбовую втулку. За счет увеличенной интеграции сверлильного патрона с дрелью в сверлильное устройство обеспечивается также возможность выполнения сверлильного шпинделя в виде единого целого с телом патрона, за счет чего снова обеспечиваются преимущества при изготовлении и монтаже, поскольку необходимо манипулировать с меньшим количеством конструктивных элементов.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - продольный разрез сверлильного устройства, согласно изобретению;
фиг. 2 - альтернативный вариант выполнения сверлильного устройства согласно фиг. 1 с измененной опорой сверлильного шпинделя;
фиг. 3 - другой альтернативный вариант выполнения сверлильного устройства согласно фиг. 1 с измененной опорой шпинделя;
фиг. 4 - продольный разрез сверлильного патрона с предусмотренными для взаимодействия конструктивными элементами дрели;
фиг. 5 - продольный разрез взаимодействия штанги сцепления с корпусом дрели с применением магнитных сил;
фиг. 6 - продольный разрез согласно фиг. 5 с установленной на штанге сцепления с возможностью осевого сдвига шайбой сцепления;
фиг. 7 - продольный разрез согласно фиг. 5 с опирающимся на корпус дрели нажимным переключателем для осевой перестановки шайбы сцепления;
фиг. 8 - продольный разрез согласно фиг. 8 альтернативного варианта выполнения с толкателем для управления нажимным переключателем;
фиг. 9 - продольный разрез согласно фиг. 5, альтернативного варианта выполнения относительно переключателя;
фиг. 10 - продольный разрез согласно фиг. 5 варианта выполнения с расположенным в корпусе дрели стабилизирующим каркасом, а также согласованным с нажимным переключателем фиксирующим штифтом с переключательным штифтом;
фиг. 11 - сверлильное устройство согласно изобретению в виде работающего от аккумулятора сверлильного винтоверта, частично в разрезе на виде сбоку;
фиг. 12 - вид согласно фиг. 11 с нажимным переключателем согласно фиг. 7 в частичном разрезе; и
фиг. 13 - вид согласно фиг. 7 варианта выполнения с выполненной в виде единого целого с телом патрона резьбовой втулкой, которая соединена с вращательным замыканием непосредственно со штангой сцепления.
На чертежах изображены сверлильные устройства 1, которые состоит из дрели 2 и сверлильного патрона 3. Дрель 2 имеет корпус 4 дрели, в котором установлен с возможностью вращения сверлильный шпиндель 5, который приводится во вращение, как правило, с помощью электродвигателя. При этом на фиг. 1 - 3 показаны сверлильные устройства 1 со шнуром, в то время как на фиг. 11 и 12 показаны сверлильные устройства 1 с питанием от аккумулятора. В сверлильном устройстве 1 согласно изобретению сверлильный патрон 3 выполнен в виде подтягиваемого сверлильного патрона с плоскими кулачками, который имеет тело 6 патрона, поворачиваемый коаксиально телу 6 патрона зажимной конус 7 и держатель 8 кулачков, в котором направляются в направляющих гнездах 9 зажимные кулачки 10, которые опираются с возможностью радиальной перестановки на поводок 11. Этот поводок 11 входит в зацепление резьбовым участком 12 с коаксиальной оси патрона, согласованной с телом 6 патрона резьбовой втулкой 13. Резьбовая втулка 13 может быть выполнена в виде единого целого с телом 6 патрона или отдельно от него. При повороте поводка 11 в резьбовой втулке 13 относительно тела 6 патрона поводок 11 переставляется в осевом направлении, за счет чего зажимные кулачки 10 сдвигаются в проходящих наклонно к оси патрона направляющих гнездах 9 держателя 8 кулачков и за счет этого переставляются в радиальном направлении с целью обеспечения возможности в зависимости от направления вращения поводка 11, открывания или закрывания сверлильного патрона 3.
Для упрощения для пользователя этого открывания и закрывания предусмотрено использование электродвигателя дрели 2. Это реализуется за счет того, что сверлильный шпиндель 5 выполнен в виде полого шпинделя, в который входит соединенная без возможности проворачивания с резьбовой втулкой 13 штанга 14 сцепления, при этом штанга 14 сцепления установлена с возможностью перестановки между положением зажима, в котором она связана без возможности проворачивания с корпусом 4 дрели, и положением сверления, в котором она связана без возможности проворачивания со сверлильным шпинделем 5. Если штанга 14 сцепления находится в положении зажима, то поворотное положение штанги 14 сцепления задается корпусом 4 дрели в качестве опорной системы, так что при приведении во вращение сверлильного шпинделя 5 тело 6 патрона поворачивается вместе с зажимным конусом 7 и держателем кулачков 8, что приводит к тому, что поводок 11 поворачивается в резьбовой втулке 12 и преобразует вращение сверлильного шпинделя 5 в движение перестановки зажимных кулачков 10 в их направляющих гнездах 9. В положении сверления штанга 14 сцепления соединена без возможности проворачивания со сверлильным шпинделем 5, так что в режиме сверления фиксируется положение зажимных кулачков 10 и не может происходить ослабление зажима. При выполнении резьбовой втулки 13 в виде единого целого с телом 6 патрона штанга 14 сцепления соединена без возможности проворачивания с поводком 11 (см. фиг. 13), в то время как в противном случае сцепление происходит через отдельную резьбовую втулку 13.
Для упрощения взаимодействия штанги 14 сцепления с корпусом 4 дрели, с одной стороны, и сверлильным шпинделем 5, с другой стороны, на противоположном резьбовой втулке 13 конце штанги 14 сцепления выполнена шайба 15 сцепления, которая в положении зажима прилегает к корпусу 4 дрели, а в положении сверления - к сверлильному шпинделю 5. При этом шайба 15 сцепления имеет в показанном примере выполнения на обеих сторонах торцевые зубцы 16 для взаимодействия с ответными зубцами 17 корпуса 4 дрели и сверлильного шпинделя 5, которые для упрощения всей конструкции сверлильного устройства могут быть выполнены в виде единого целого с телом 5 сверлильного патрона 3.
На фиг. 4 и 5 показаны примеры выполнения, в которых штанга 14 сцепления вместе с шайбой 15 сцепления переставляется относительно резьбовой втулки 13 и поводка 11; при этом необходимую для переключения перестановку между положением сверления и положением зажима можно также создавать за счет перестановки лишь шайбы 15 сцепления в качестве части штанги 14 сцепления на ней между положением зажима и положением сверления. Соединение без возможности проворачивания штанги 14 сцепления с резьбовой втулкой 13 происходит в показанных на фигурах примерах выполнения за счет того, что резьбовая втулка 13 имеет в своем дне, обращенном к штанге 14 сцепления, некруглое отверстие, в которое входит штанга 14 сцепления с соответствующим поперечным сечением, т.е., например, на соответствующем конце штанги 14 сцепления выполнен шестигранник для взаимодействия с шестигранным гнездом резьбовой втулки 13, и тем самым штанга 14 сцепления охватывается с наружной стороны резьбовой втулкой 13. Естественно, возможно также, что штанга 14 сцепления охватывает резьбовую втулку 13 снаружи.
Также для повышения безопасности в режиме сверления служит расположенная между корпусом 4 дрели и штангой 14 сцепления пружина 18, которая нагружает штангу 14 сцепления в направлении положения сверления.
Переход из положения сверления в положение зажима требует перестановки штанги 14 сцепления относительно сверлильного шпинделя и относительно корпуса 4 дрели под контролем пользователя сверлильного устройства 1. Для этого на корпусе 4 дрели предусмотрен доступный снаружи переключатель 19, который наряду с чисто механической перестановкой штанги 14 сцепления может также, естественно, воздействовать одновременно также на приводную систему в смысле ограничения скорости вращения с целью предотвращения тем самым большой скорости вращения сверлильного устройства 1 при открывании и закрывании сверлильного патрона 3.
На фиг. 5 и 6 показаны примеры выполнения, в которых для перестановки штанги 14 сцепления предусмотрен электромагнит 20, который целесообразно согласован с корпусом 4 дрели, в то время как штанга 14 сцепления состоит из магнитного материала. В этом случае переключатель 19 служит для включения и выключения электромагнита 20.
В качестве альтернативного решения существует показанная на фиг. 7 возможность чисто механической перестановки штанги 14 сцепления с помощью выполненного в виде нажимного переключателя 21 переключателя 19, который нагружен предназначенной для перестановки нажимного переключателя 21 в соответствующее положению сверления исходное положение пружиной. В показанном на фиг. 7 варианте выполнения пользователь может нажимать вниз нажимной переключатель 21 и тем самым переставлять штангу 14 сцепления в осевом направлении назад, а затем с помощью привода сверлильного шпинделя 5 вызывать вращение поводка 11. Для того чтобы пользователю не было необходимо одновременно управлять нажимным переключателем 21 и приводом сверлильного шпинделя, существует показанная на фиг. 8 возможность снабжения нажимного переключателя 21 толкателем 22 для фиксации его отклоненного из исходного положения.
На фиг. 9 показан вариант выполнения, в котором переключатель 19 выполнен непосредственно в виде сдвигаемого звена, с которым целесообразно согласованы два положения фиксации, соответствующие положению сверления и положению зажима.
На фиг. 10 показан вариант выполнения, в котором в корпусе 4 дрели выполнен стабилизирующий каркас 23 с целью учета большой нагрузки изготовленного, как правило, из пластмассы корпуса 4 дрели в связи с управлением штангой 14 сцепления. Этот стабилизирующий каркас 23 может состоять из более твердой пластмассы или из металла. В этом показанном на фиг. 10 варианте выполнения в нажимном переключателе 21 предусмотрено фиксирующее гнездо 24, а в корпусе 4 дрели - фиксирующий штифт 25, который установлен с возможностью перестановки с помощью переключательного штифта 26; фиксирующий штифт 25 с помощью фиксирующей пружины нагружен в направлении фиксирующего гнезда 24, предварительное напряжение которого можно регулировать. Таким образом, с помощью ограничителя 29 крутящего момента при превышении устанавливаемого крутящего момента переставляется фиксирующий штифт 25 и освобождается нажимной переключатель 21. Таким образом, пользователь имеет также в этом случае возможность сначала приводить в действие нажимной переключатель 21 и устанавливать положение зажима штанги 14 сцепления, при этом это положение остается сохраненным за счет взаимодействия нагруженного пружиной фиксирующего штифта 25 с фиксирующим гнездом 24 нажимного переключателя 21. Затем пользователь может с помощью привода дрели 2 вызывать вращение сверлильного шпинделя 5 и тем самым открывание или закрывание сверлильного патрона 3. После выполненной перестановки зажимающих кулачков 10 приводится в действие переключательный штифт 25 и под действием пружины 18 штанга 14 сцепления переставляется в положение сверления, или же срабатывает ограничитель 29 крутящего момента и вызывает эту перестановку.
На фиг. 11 и 12 иллюстрирована возможная интеграция переключателя 19, соответственно, нажимного переключателя 21 в корпус дрели вблизи поворотного многопозиционного переключателя, так что для пользователя обеспечивается возможность управления одной рукой.
Перечень ссылочных позиций
1. Сверлильное устройство
2. Дрель
3. Сверлильный патрон
4. Корпус дрели
5. Сверлильный шпиндель
6. Тело патрона
7. Зажимной конус
8. Держатель кулачков
9. Направляющие гнезда
10. Зажимные кулачки
11. Поводок
12. Резьбовой участок
13. Резьбовая втулка
14. Штанга сцепления
15. Шайба сцепления
16. Торцевые зубцы
17. Ответные зубцы
18. Пружина
19. Переключатель
20. Электромагнит
21. Нажимной переключатель
22. Толкатель
23. Стабилизирующий каркас
24 Фиксирующее гнездо
25. Фиксирующий штифт
25. Переключательный штифт
27. Управляющая поверхность
28. Управляющий кулачок
29. Ограничитель крутящего момента