ПАТРОН ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, ПРЕЖДЕ ВСЕГО ДЛЯ РУЧНОЙ МАШИНЫ
CHUCK FOR PROCESS MACHINE, PRIMARILY, FOR HAND-HELD MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к патрону для технологической машины, прежде всего ручной машины, например перфоратора, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Уровень техники
Из публикации DE 102004036587 A1 известно приспособление для крепления сменного рабочего инструмента, т.е. патрон, для выполненной в виде перфоратора ручной машины. Сменный рабочий инструмент вставляется осевым движением в держатель, выполненный в виде приемной втулки, в стенке которой имеется проходящий в осевом направлении передающий вращение профиль, расположенный таким образом, чтобы сменный рабочий инструмент можно было вставить до упора в боек перфоратора. Сменный рабочий инструмент приводится в движение во вращательном и/или ударном режиме.
Для обеспечения возможности применения сменных рабочих инструментов, имеющих различное выполнение, например насадки для заворачивания винтов и сверла или бура, что позволяет расширить спектр применения технологической машины, держатель стремятся выполнить таким образом, чтобы в него можно было вставлять сменные рабочие инструменты с различными хвостовиками. Однако совместимость конструкции приемного гнезда в держателе с хвостовиками различной геометрии не должна достигаться в ущерб безопасности, причем одновременно следует стремиться к тому, чтобы помимо абсолютно надежного крепления также обеспечить уменьшение опасности перекашивания сменного рабочего инструмента в держателе.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения была положена задача, используя простые конструктивные мероприятия, разработать легкий в обращении патрон, т.е. приспособление для крепления сменного рабочего инструмента, для технологической машины, который при высокой эксплуатационной надежности допускал бы использование различных сменных рабочих инструментов.
Эта задача решается в соответствии с изобретением совокупностью признаков п.1 формулы изобретения. Целесообразные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Замковое устройство предлагаемого в изобретении патрона содержит стопорный элемент, который с помощью блокирующего элемента способен перемещаться между размыкающим положением и замыкающим положением, в котором он запирает сменный рабочий инструмент в держателе. Блокирующий элемент установлен на держателе с возможностью перемещения и нагружается со стороны сменного рабочего инструмента.
Это решение дает то преимущество, что введением сменного рабочего инструмента в держатель приводится в действие блокирующий элемент, установленный на держателе с возможностью совершения установочного движения относительно, причем посредством перемещения блокирующего элемента стопорный элемент переводится между размыкающим и замыкающим положениями автоматически. Соответственно установочное движение блокирующего элемента происходит в результате движения сменного рабочего инструмента при его введении в держатель и извлечении из держателя.
Целесообразен вариант, в котором стопорный элемент совершает радиальное перемещение, что позволяет разнести замыкающее положение и размыкающее положение стопорного элемента по разным радиусам относительно продольной оси держателя. Блокирующий же элемент при его переводе между запирающим (блокирующим) и отпирающим (разблокирующим) положением в предпочтительном случае совершает осевое перемещение, что позволяет непосредственно преобразовывать осевое движение вставляемого в держатель сменного рабочего инструмента в установочное движение блокирующего элемента.
Преобразование осевого установочного движения блокирующего элемента в радиальное перемещение стопорного элемента при переводе последнего между размыкающим и замыкающим положениями целесообразно осуществлять посредством скошенной нажимной поверхности на блокирующем элементе, которая в предпочтительном варианте выполнена в виде наклонной поверхности с углом наклона к продольной оси держателя, большим 0° и меньшим 90°. В случае предпочтительного выполнения блокирующего элемента в виде блокирующего кольца или блокирующей втулки нажимная поверхность выполнена в виде расположенной внутри конической поверхности.
Стопорный элемент предпочтительно выполнен в виде стопорного шарика, который можно сравнительно просто переставлять в радиальном направлении с помощью скошенной поверхности блокирующего элемента, надвигающейся на шарик в осевом направлении.
Блокирующий элемент, который целесообразно выполнить в виде втулки, может быть поджат прежде всего в направлении блокирующего положения сопряженным с ним упругим элементом, который, в частности, опирается на держатель. Для перевода стопорного элемента в замыкающее положение блокирующий элемент посредством вставляемого в держатель сменного рабочего инструмента перемещается в осевом направлении, преодолевая усилие действующей на него пружины, что соответствует первой фазе его движения. Во второй фазе своего движения блокирующий элемент под действием силы упругости отжимается обратно в направлении блокирующего положения и благодаря этому препятствует смещению стопорного элемента, который тем временем перешел в замыкающее положение.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрен установленный на держателе управляющий элемент, осуществляющий перемещение блокирующего элемента и выполненный, в частности, в виде управляющего шарика. В предпочтительном варианте осуществления изобретения этот управляющий элемент установлен в держателе с возможностью перемещения как в осевом, так и в радиальном направлениях. Управляющий элемент смещается в осевом направлении воздействием со стороны сменного рабочего инструмента в первой фазе введения последнего в держатель и при этом приводит в движение блокирующий элемент, который смещается, преодолевая усилие действующей на него пружины. В этой первой фазе управляющий элемент находится в своем рабочем положении, в котором он приводит в движение блокирующий элемент. Как только управляющий элемент достигнет своего крайнего в осевом направлении положения в продольной прорези, выполненной в стенке держателя, он начнет оттесняться в радиальном направлении продолжающим свое осевое движение сменным рабочим инструментом в выемку, выполненную в блокирующем элементе, и при этом сдвинет блокирующий элемент еще на некоторое расстояние в осевом направлении. Этой выемкой является, в частности, выемка, образованная скошенной нажимной поверхности на блокирующем элементе. За счет этого управляющий элемент перемещается из своего начального рабочего положения, соответствующего первой фазе движения, в нерабочее положение, соответствующее второй фазе. Одновременно прекращается передача усилия между сменным рабочим инструментом и блокирующим элементом через управляющий элемент, в результате чего блокирующий элемент от действия пружины возвращается в блокирующее положение. При переходе от первой фазы движения ко второй фазе движения стопорный элемент перемещается из размыкающего положения в замыкающее положение и удерживается в этом замыкающем положении блокирующим элементом, который теперь занял свое блокирующее положение.
Для размыкания замкового устройства и извлечения сменного рабочего инструмента из держателя предусмотрена отпирающая втулка, перемещаемая в осевом направлении против усилия действующей на нее пружины. Это установочное движение также переводит блокирующий элемент из блокирующего положения в разблокирующее положение против усилия действующей на него пружины, в результате чего стопорный элемент также переводится из замыкающего положения в размыкающее положение, позволяя извлечь сменный рабочий инструмент из держателя.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и целесообразные варианты осуществления изобретения раскрыты в формуле изобретения, приведенном ниже описании и на сопровождающих его чертежах, на которых показано:
на фиг.1 - вид в продольном разрезе патрона для ручной машины, прежде всего перфоратора, в состоянии, соответствующем началу введения сменного рабочего инструмента в предназначенный для его крепления держатель,
на фиг.2 - вид в продольном разрезе патрона в состоянии, когда сменный рабочий инструмент продвинулся дальше в осевом направлении, сдвинув своим хвостовиком в осевом направлении управляющий шарик, который соответственно заставил переместиться в осевом направлении блокирующую втулку против усилия действующей на нее пружины,
на фиг.3 - вид в продольном разрезе патрона в состоянии, когда сменный рабочий инструмент продвинулся в осевом направлении еще дальше и оказался в положении, в котором управляющий шарик, упершись в задний край прорези в держателе, прижимается хвостовиком сменного рабочего инструмента к наклонной нажимной поверхности блокирующий втулки и при дальнейшем осевом перемещении смещается наружу в радиальном направлении, и одновременно стопорный шарик также перемещается хвостовиком сменного рабочего инструмента наружу в радиальном направлении из размыкающего положения в замыкающее положение,
на фиг.4 - вид в продольном разрезе патрона в состоянии, когда блокирующая втулка в следующей фазе движения под действием своей пружины начинает возвращаться обратно в направлении блокирующего положения,
на фиг.5 - вид в продольном разрезе патрона в состоянии, когда сменный рабочий инструмент, пройдя в осевом направлении максимально далеко, оказался в замкнутом положении, в котором стопорный шарик вдавливается блокирующим элементом в выемку в боковой поверхности хвостовика сменного рабочего инструмента и удерживается в этом положении,
на фиг.6 - вид в продольном разрезе патрона в разомкнутом состоянии, в котором отпирающая втулка отодвинута назад в осевом направлении против усилия действующей на нее пружины, а блокирующий элемент сдвинулся в разблокирующее положение, в результате чего стопорный шарик может быть переведен из замыкающего положения в размыкающее положение,
на фиг.7 - вид в аксонометрии с частичным вырезом, на котором патрон изображен вместе со вставляемым в держатель хвостовиком бура,
на фиг.8 - вид патрона в поперечном разрезе.
Осуществление изобретения
На чертежах одинаковые элементы конструкции обозначены одними и теми же номерами позиций.
Изображенная на чертежах технологическая машина 1 представляет собой ручную машину, в частности перфоратор. Технологическая машина 1 содержит патрон 2 с выполненным в виде втулки держателем 3 для приема и крепления сменного рабочего инструмента 4, вставляемого своим хвостовиком 5 в осевом направлении в отверстие гнезда в держателе 3. Сменным рабочим инструментом 4 может быть, в частности, бур, например бур с хвостовиком системы SDS, или сверло с хвостовиком системы HEX (шестигранник). В боковой поверхности хвостовика 5 сменного рабочего инструмента 4 выполнена выемка 6, углубленная в радиальном направлении и имеющая ограниченную длину в осевом направлении. Внутренняя боковая поверхность гнезда в держателе 3 согласована с различными формами поперечного сечения вставляемого в него хвостовика 5.
Радиально углубленной выемке 6 в боковой поверхности хвостовика 5 сменного рабочего инструмента 4 соответствует стопорный элемент, выполненный в виде стопорного шарика 7. Стопорный шарик 7 установлен в отверстии, высверленном в стенке держателя 3 и проходящем в радиальном направлении, с возможностью радиального перемещения в этом отверстии. В замыкающем положении (фиг.5) стопорный шарик 7 заходит в выемку 6 хвостовика 5 сменного рабочего инструмента 4 и таким образом запирает сменный рабочий инструмент в держателе 3, препятствуя его извлечению из держателя.
Патрон 2 содержит также блокирующую втулку 8, которая надета на передний участок держателя 3 и охватывает стопорный шарик 7 радиально снаружи. Блокирующая втулка 8 снабжена упругим элементом 9, который поджимает блокирующую втулку 8 в направлении обращенного к сменному рабочему инструменту 4 торца технологической машины; это положение блокирующей втулки 8, занимаемое ею под действием упругого элемента 9, является ее блокирующим, или запирающим, положением. Осевое перемещение блокирующей втулки 8 против силы упругости упругого элемента переводит блокирующую втулку в разблокирующее, или отпирающее, положение.
Патрон 2 содержит также управляющий элемент, выполненный в виде управляющего шарика 11, который управляет осевым установочным движением блокирующей втулки 8 в зависимости от движения хвостовика 5 сменного рабочего инструмента при его введении в гнездо держателя 3. Управляющий шарик 11 расположен в прорези 12, выполненной в стенке держателя 3, неподвижен в осевом направлении. Кроме того, управляющий шарик 11 обладает возможностью перемещения в радиальном направлении.
Со своей обращенной к торцу технологической машины стороны блокирующая втулка 8 имеет скошенную нажимную поверхность 10, расположенную под углом к продольной оси 13 технологической машины. Скошенная нажимная поверхность 10 проходит в окружном направлении блокирующей втулки 8 и таким образом имеет коническую форму. Охватываемое этой поверхностью свободное пространство расширяется в поперечном сечении в осевом направлении к вышеупомянутому торцу технологической машины. При осевом перемещении блокирующей втулки 8 против усилия действующего на нее упругого элемента 9 скошенная нажимная поверхность 10 оказывается, глядя в осевом направлении, в зоне стопорного шарика 7 и управляющего шарика 11, давая обоим шарикам возможность сместиться наружу в радиальном направлении и установиться на большем радиальном расстоянии относительно продольной оси 13. В обращенной от свободного торца технологической машины части держателя 3 в него вставлен боек 14, который в замкнутом положении (фиг.5) соприкасается с торцом хвостовика 5 и воздействует на него. Во вставленном в патрон и запертом в нем состоянии сменный рабочий инструмент 4 может приводиться в движение во вращательном и/или ударном режиме (например, в режиме сверления, ударного бурения или долбления).
К патрону 2 также относится отпирающая втулка 15, поджатая упругим элементом 16 в свое замыкающее положение. Отпирающая втулка 15 установлена на держателе 3 с возможностью смещения в осевом направлении и охватывает блокирующую втулку 8, причем у отпирающей втулки 15 имеется уступ, находящийся в соприкосновении с торцевой стороной блокирующей втулки 8. Если отпирающую втулку 15 отвести назад в осевом направлении, преодолев усилие действующего на нее упругого элемента 16, это вызовет, вследствие контакта с блокирующей втулкой 8, осевое смещение назад блокирующей втулки против усилия со стороны упругого элемента 9, поджимающего блокирующую втулку 8. Таким образом стопорный шарик 7 может быть переведен из замыкающего положения в размыкающее положение, а сменный рабочий инструмент можно вынуть из держателя 3.
На торце держателя 3 установлен защитный колпачок 17, который также прикрывает торец подпружиненной отпирающей втулки 15, может воспринимать силы упругости со стороны упругих элементов 9 и 16 и опирается на держатель.
Запирание вставляемого в патрон хвостовика 5 сменного рабочего инструмента 4 происходит следующим образом. Сначала, как показано на фиг.1, хвостовик 5 сменного рабочего инструмента 4 осевым движением вводится в отверстие в держателе 3 до тех пор, пока его торец не войдет в контакт с управляющим шариком 11, расположенным с возможностью осевого перемещения в прорези 12, выполненной в стенке держателя 3. При дальнейшем осевом перемещении хвостовика 5, вводимого в отверстие в держателе 3, управляющий шарик 11 толкается в осевом направлении хвостовиком 5, как это показано на фиг.2. Управляющий шарик 11 своей стороной, радиально противоположной хвостовику 5, прилегает к скошенной нажимной поверхности 10, выполненной в блокирующей втулке 8. Вследствие этого контакта осевое перемещение управляющего шарика 11 одновременно вызывает осевое перемещение блокирующей втулки 8 против усилия действующего на нее упругого элемента 9.
На фиг.2 показано состояние патрона в первой фазе движения, в которой блокирующая втулка 8 переместилась посредством управляющего шарика 11 в осевом направлении настолько, что стопорный шарик 7, сидящий в радиальном отверстии, высверленном в стенке держателя 3, находится в зоне со скошенной нажимной поверхностью 10. Это открывает для стопорного шарика 7 возможность смещения наружу в радиальном направлении, что в показанном на фиг.1 состоянии было невозможно, поскольку там внутренняя стенка блокирующей втулки 8 находится в непосредственном контакте со стопорным шариком 7, который таким образом полностью утоплен в отверстие, высверленное в стенке держателя 3.
Фиг.3 характеризует мертвую точку в движении блокирующей втулки 8. Управляющий шарик 11 прилегает к расположенной со стороны бойка в осевом направлении торцевой стороне прорези 12. При дальнейшем осевом движении вставляемого в патрон хвостовика 5 управляющий шарик 11 может начать смещаться вниз в радиальном направлении вдоль скошенной нажимной поверхности 10 (вдоль задней кромки прорези), пока он полностью не освободит путь движения хвостовика 5. При этом блокирующая втулка 8 смещается еще на некоторое расстояние в осевом направлении, преодолевая сопротивление упругого элемента 9.
Одновременно стопорный шарик 7 также вытесняется хвостовиком 5 радиально наружу, что позволяет расположение скошенной нажимной поверхности 10 на уровне стопорного шарика 7.
В показанном на фиг.3 состоянии начинается вторая фаза движения блокирующей втулки 8, в которой блокирующая втулка перемещается в осевом направлении усилием упругого элемента 9 обратно в направлении блокирующего положения. На фиг.3 в сопоставлении с фиг.4 видно, что как только управляющий шарик 11 ушел в радиальном направлении с пути движения хвостовика 5, блокирующая втулка под действием упругого элемента 9 перемещается на некоторое расстояние в направлении своего блокирующего положения. Это установочное движение блокирующей втулки в направлении блокирующего положения останавливается стопорным шариком 7, в который упирается скошенная нажимная поверхность 10 блокирующей втулки 8.
На фиг.5 показано замкнутое положение, в котором хвостовик 5 полностью вставлен в гнездо держателя 3, а свободный торец хвостовика 5 прилегает к бойку 14. В этом осевом положении хвостовика 5 выемка 6 в боковой поверхности хвостовика находится, глядя в осевом направлении, на уровне стопорного шарика 7. Стопорный шарик 7 усилием, действующим на него в радиальном направлении со стороны упругого элемента 9 и прикладываемым через блокирующую втулку 8 и ее скошенную нажимную поверхность 10, смещается в радиальном направлении внутрь до соприкосновения со стенкой выемки 6, причем между сменным рабочим инструментом и блокирующей втулкой 8 должен существовать минимальный радиальный зазор. Одновременно блокирующая втулка 8 под действием поджимающей ее пружины 9 может сместиться дальше в осевом направлении до достижения блокирующего положения, в котором нажимная поверхность 10 находится снаружи стопорного шарика 7, в результате чего стопорный шарик 7 заблокирован внутренней стенкой блокирующей втулки 8 от радиального перемещения и уже не может сместиться наружу в радиальном направлении. Таким образом стопорный шарик 7 заперт в выемке 6 хвостовика 5, в результате чего сменный рабочий инструмент зафиксирован в держателе.
Управляющий же шарик 11 прилегает к скошенной нажимной поверхности блокирующей втулки 8. Благодаря возможности осевого перемещения управляющего шарика 11 в прорези 12, выполненной в стенке держателя 3, управляющий шарик 11 может совершать установочное движение вместе с блокирующей втулкой 8 вплоть до достижения ею блокирующего положения.
На фиг.6 представлено разомкнутое положение, в котором хвостовик 5 сменного рабочего инструмента можно снова извлечь из гнезда в держателе 3. Для отпирания замкового устройства патрона отпирающую втулку 15 отодвигают назад в осевом направлении, преодолевая усилие действующего на нее упругого элемента 16. Как следствие, расположенный внутри уступ 18 отпирающей втулки 15, входит в контакт с обращенным к защитному колпачку 17 торцом блокирующей втулки 8 и перемещает ее назад в осевом направлении против усилия упругого элемента. 9, пока скошенная нажимная поверхность 10 блокирующей втулки 8 не войдет, глядя в осевом направлении, в зону стопорного шарика 7, в результате чего стопорный шарик 7 может сместиться наружу в радиальном направлении. Когда хвостовик 5 начнет перемещаться на выход из патрона, стопорный шарик 7 сдвинется в радиальном направлении в это наружное положение и хвостовик 5 можно извлечь.
Как видно на фиг.7 и 8, в конструкции патрона может быть предусмотрено несколько стопорных шариков 7 и управляющих шариков 11, распределенных по окружности. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения предусмотрено по два стопорных шарика 7 и два управляющих шарика 11, причем два стопорных шарика разнесены друг от друга на 180°, управляющие шарики также разнесены друг от друга на 180°, относительно же друг друга стопорные шарики и управляющие шарики расположены со смещением 90°.
Внутренняя боковая поверхность гнезда в держателе 3 может иметь различные участки, расположенные под углом друг к другу, кроме того, в этой внутренней боковой поверхности также могут быть выполнены пазы или канавки, проходящие в осевом направлении. Эти различные поверхности и пазы обеспечивают возможность установки в патрон разнообразных сменных рабочих инструментов с хвостовиками различной конфигурации.
На фиг.8 показано, что как отверстия, которые проходят в стенке держателя 3 в радиальном направлении и в которые вставлены стопорные шарики 7, так и прорези 12, также выполненные в стенке держателя 3 и предназначенные для размещения управляющих шариков 11, имеют обращенные радиально внутрь сужения 19, не допускающие радиального проскальзывания стопорных шариков 7 и управляющих шариков 11 в осевое внутреннее пространство, выполненное под хвостовик 5.