Приводной механизм переносного ударного инструмента - RU2076801C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к строительству, а именно к автономным переносным ударным инструментам, применяемым в процессе строительства, например механическое долото, отбойный молоток, перфоратор и т.п.

Известны ударные инструменты, у которых приводной механизм выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания, имеющего коленвал, приводящий в действие рабочий орган инструмента [1,2]
К недостаткам известных инструментов относятся сложность и металлоемкость конструкций, обусловленных использованием шатунного механизма; недостаточный диапазон выполняемых операций ввиду одинаковости по силе удара воздействия на разрушаемую поверхность.

Известен приводной механизм переносного ударного инструмента, действующего от давления, вызываемого при взрыве заряда, содержащий корпус с размещенными в нем рабочим органом и рабочей камерой, сообщенной с каналом, в котором размещены поршень и ударный элемент, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом, а с другой с поршнем, и устройство для подрыва заряда, размещенное перед рабочей камерой в корпусе [3]
Недостатком известного механизма, принятого за прототип, является ограниченность функциональных возможностей в связи с невозможностью регулирования силы действия ударного элемента, а также cложность эксплуатации ввиду необходимости после каждого удара перезаряжать инструмент.

Задача, решаемая изобретением, создание такой приводной механизм переносного ударного инструмента (и его варианты), который позволил бы улучшить его эксплуатационные свойства, а также обеспечить различную величину удара инструмента.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, увеличение времени работы без перезарядки устройства и обеспечение регулирования давления в рабочей камере.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата согласно I варианту приводной механизм переносного ударного инструмента, содержащей корпус с размещенными в нем рабочим органом и рабочей камерой, сообщенной с каналом, в котором размещены поршень и ударный элемент, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом, а с другой -с поршнем, и устройство для подрыва заряда, согласно изобретению введено устройство для регулирования давления в рабочей камере, выполненное в виде блока дополнительных камер сгорания с размещенными в них зарядами, каждая из которых соединена с рабочей камерой дополнительным каналом, в котором установлен обратный клапан, при этом устройство для подрыва зарядов выполнено в виде электрозапалов, размещенных в дополнительных камерах сгорания и подключенных к источнику питания через управляемый переключатель, который выполнен с возможностью подрыва комбинаций электрозапалов.

В дополнение к I варианту управляемый переключатель может быть выполнен в виде программируемого формирователя импульсов, счетчика импульсов, программируемого кодопреобразователя, электронных ключей, которые соединены последовательно, и блока запуска, к которому подсоединены источник питания и выключатель, выходы блока запуска подсоединены к блокам управляемого переключателя для подачи напряжения питания, к первому входу программируемого формирователя импульсов и к входу счетчика импульсов для установки их начального состояния, к второму входу программируемого формирователя импульсов для записи кода числа подрывов, причем программируемый формирователь импульсов выполнен с регулируемой частотой следования импульсов и снабжен переключателем для установки числа импульсов в пачке, а программируемый кодопреобразователь снабжен переключателем для регулирования режимов подрыва и связан N электрическими цепями, где N число электрозапалов, с электронными ключами, которые выполнены с N+1 электрической цепью на выходе и подсоединены к контактам электрозапалов.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата согласно II варианту в механизм переносного ударного инструмента, содержащей корпус с размещенными в нем рабочим органом и рабочей камерой, сообщенной с каналом, в котором размещены поршень и ударный элемент, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом, а с другой с поршнем, и устройство для подрыва заряда, согласно изобретению введены синхродатчик, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с рабочим органом, и устройство для регулирования давления в рабочей камере, выполненное в виде блока дополнительных камер сгорания с размещенными в них зарядами, каждая из которых соединена с рабочей камерой дополнительным каналом с установленным в нем обратным клапаном, при этом устройство для подрыва зарядов выполнено в виде электрозапалов, размещенных в дополнительных камерах сгорания и подключенных к источнику питания через управляемый переключатель, который выполнен в виде блока совпадения, счетчика импульсов, программируемого кодопреобразователя, электронных ключей, которые соединены последовательно, и блока запуска, к которому подсоединен источник питания и выключатель, выходы блока запуска подсоединены к блокам управляемого переключателя для подачи напряжения питания, к первому входу блока совпадения для формирования сигнала запуска, к счетчику импульсов для установки начального состояния, программируемый кодопреобразователь снабжен переключателем для регулирования режимов подрыва и связан N электрическими цепями, где N число электрозапалов с электронными ключами, которые выполнены с N+1 электрической цепью на выходе и подсоединены к контактам электрозапалов, а синхродатчик подсоединен к второму входу блока совпадения.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата согласно III варианту в приводной механизм переносного ударного инструмента, содержащей корпус с размещенными в нем рабочим органом и рабочей камерой, сообщенной с каналом, в котором размещены поршень и ударный элемент, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом, а с другой с поршнем, и устройство для подрыва заряда, согласно изобретению введены редуктор давления, установленный в канале перед поршнем со стороны рабочей камеры, датчик давления, установленный в рабочей камере, и устройств для регулирования давления в рабочей камере, выполненное в виде блока дополнительных камер сгорания с размещенными в них зарядами, каждая из которых соединена с рабочей камерой дополнительным каналом с установленным в нем обратным клапаном, при этом устройство для подрыва зарядов выполнено в виде электрозапалов, размещенных в дополнительных камерах сгорания и подключенных к источнику питания через управляемый переключатель, который выполнен в виде блока совпадения, счетчика импульсов, программируемого кодопреобразователя, электронных ключей, которые соединены последовательно, и блока запуска, к которому подсоединен источник питания и переключатель, выходы блока запуска подсоединены к блокам управляемого переключателя для подачи напряжения питания, к первому входу блока совпадения для формирования сигнала запуска, к счетчику импульсов для установки начального состояния, программируемый кодопреобразователь снабжен переключателем для регулирования режимов подрыва и связан N электрическими цепями, где N число электрозапалов с электронными ключами, которые выполнены с N+1 электрической цепью на выходе и подсоединены к контактам электрозапалов, а датчик давления подсоединен к второму входу блока совпадения.

За счет выполнения в каждом из трех вариантов устройства блока дополнительных камер сгорания с размещенными в них зарядами и электрозапалами, а также подрыва электрозапалов посредством управляемого переключателя, выполненного с возможностью подрыва комбинаций электрозапалов, удается решить поставленную задачу и расширить функциональные возможности устройства.

На Фиг. 1 изображен приводной механизм переносного ударного инструмента по I варианту, на Фиг.2 один из возможных вариантов выполнения управляемого переключателя по I варианту, на Фиг.3 приводной механизм переносного ударного инструмента по II варианту, на Фиг.4 приводной механизм переносного ударного инструмента по III варианту, на Фиг.5 один из возможных вариантов управляемого переключателя по II и III вариантам.

Приводной механизм переносного ударного инструмента по I варианту содержит корпус 1 с размещенными в нем рабочим органом 2 и рабочей камерой 3, сообщенной с каналом 4, в котором размещены поршень 5 и ударный элемент 6, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом 2, а с другой с поршнем 5. Приводной механизм содержит также устройство 7 для подрыва заряда 8. Согласно изобретению приводной механизм снабжен устройством 9 для регулирования давления в рабочей камере 3, выполненным в виде блока дополнительных камер 10 сгорания с размещенными в них зарядами 8. Каждая из дополнительных камер 10 соединена с рабочей камерой 3 дополнительным каналом 11, в котором установлен обратный клапан 12. Устройство 7 для подрыва заряда 8 выполнено в виде электрозапалов 13, размещенных в дополнительных камерах 10 и подключенных к источнику питания 14 через управляемый переключатель 15, который выполнен с возможностью подрыва комбинаций электрозапалов 13.

На фиг.1 также показаны кнопочный переключатель 16, контакты 17 разъема, фиксатор 18 и шарнирное соединение 19 для раскрывания корпуса 1, замены и установки кассеты с зарядами 8, выполненными с электрозапалами 13. Возможны и другие конструктивные варианты размещения кассеты и ее замены, однако в любом случае при реализации управляемого переключателя 15 по любым известным схемам (механическим, электромеханическим, электронным), выполненным с возможностью подрыва комбинаций электрозапалов 13, будут достигнуты решаемая задача и указанный технический результат.

Действительно, режим подрыва электрозапалов 13 может быть выбран в зависимости от вида рабочего органа 2, условий работы и физико-механических характеристик обрабатываемой поверхности. Возможны режимы, когда заряды 8 поочередно подрываются по одному, по два, по три и т.д. возможен подрыв всех зарядов 8 одновременно для получения максимальной силы удара.

Источник питания 14 и управляемый переключатель 15 могут быть размещены в любом удобном месте корпуса 1, например в районе ручки. Электрические контакты 17 электрозапалов 13 могут быть подсоединены к электрическим цепям управляемого переключателя 15 посредством электроразъема для быстрой замены кассеты с зарядами 8.

Управляемый переключатель 15 может быть выполнен электронным, например, как показано на фиг. 2, в виде программируемого кодопреобразователя 22, электронных ключей 23, блоки которых соединены последовательно, и блока запуска 24, к которому подсоединен источник питания 14 и выключатель 25 (Su). Выходы блока запуска 24 подсоединены к остальным блокам (20 23) управляемого переключателя 15 для подачи напряжения питания, к первому входу программируемого формирователя 20 и к входу счетчика 21 для установки их начального состояния ("обнуления"), к второму входу программируемого формирователя 20 для записи кода числа подрывов, причем программируемый формирователь 20 выполнен с регулируемой частотой следования импульсов и снабжен переключателем 26 (Sт) для установки числа импульсов в пачке. Программируемый кодопреобразователь 21 снабжен переключателем 27 (Sp) для регулирования режимов подрыва и связан N-электрическими цепями, где N число электрозапалов 13, с электронными ключами 23, которые выполнены с N+1 электрической цепью на выходе и подсоединены к контактам электрозапалов 13.

Работает приводной механизм переносного ударного инструмента следующим образом.

В зависимости от физико-механических характеристик обрабатываемого материала (например дерево, асфальт, бетон, камень и т.д.) и вида рабочего органа 2 (например долото, отбойный молоток, насадка поршневого пистолета и т. д.) выбирают режим и соответствующую мощность подрыва, например для вбивания дюпеля в дерево используют меньшую мощность подрыва, чем для установки дюпеля в бетоне.

Затем посредством управляемого переключателя 15 с помощью коммутации соответствующих тумблеров вручную формируют требуемые варианты подрыва, например поочередный подрыв каждого заряда 8, парный подрыв зарядов 8, подрыв по три заряда 8 и т.д. соответственно изменяется нагрузка на ударном элементе 6.

Таким образом, можно экспериментально определить необходимый режим подрыва. Например, при установке дюпеля в очень крепком бетоне или граните можно подрывать заряды 8 поочередно по одному, время установки дюпеля увеличится, но бетон или гранит не растрескается.

Если использовать управляемый переключатель 15, выполненный по схеме, изображенной на фиг.2, то возможно электронное управление работой инструмента. Посредством программируемого формирователя 20 с помощью переключателя 26 (Sт) выбирается число импульсов в пачке следования, а частота следования импульсов определяется частотой генератора, входящего в состав программируемого формирователя 20, и меняется в широких пределах с помощью соответствующего регулятора. Счетчик 21 преобразует порядковый номер поступающего импульса в параллельный двоичный код, выполняя функцию шифратора.

Сигналы с выхода счетчика 21 подаются на программируемый кодопреобразователь 22, программирование которого осуществляется с помощью переключателя 27 (Sp), при этом изменяется таблица истинности программируемого кодопреобразователя 22, которая показывает взаимосвязь между входной кодовой комбинацией и выходной. Например, первой позиции переключателя 27 соответствует режим, при котором в результате однократного нажатия выключателя 25 (кнопки So соответствующей поз.16 на фиг.1) на блоке запуска 23 осуществляется одиночный подрыв зарядов 8. Во второй позиции переключателя 27 (Sp) происходит двухзарядный залповый подрыв и т.д. То есть возможно осуществление любых комбинаций подрывов автоматически.

Электронные ключи 23 имеют N выходов по числу электрозапалов 13 и N+1 выход "общий", подключение может быть осуществлено с помощью контактов электроразъема XSI. На фиг.2 также изображен выключатель 28, который включен в разрыв цепи источника питания 14 и служит для обнуления программируемого формирователя 20 и счетчика 21 при перезарядке кассеты с зарядами 8, выполненными с электрозапалами 13. Выключатель 28 может быть установлен таким образом, что при перезарядке происходит отключение источника питания 14, при этом исключается случайный подрыв зарядов 8 в незакрытом устройстве.

Таким образом, в предложенном варианте выполнения управляемого переключателя 15, изображенном на фиг.2, режимы работы устанавливаются с помощью переключателя 26 (Sт) и регулятора частоты (fт), мощность подрываемых зарядов 8 регулируется с помощью переключателя 27 (Sp), а управление работой осуществляет с помощью выключателя 25 (кнопки So), при этом с помощью счетчика 21 импульсов, программируемого кодопреобразователя 22 и электронных ключей 23 осуществляется автоматическое переключение цепей подрываемых электрозапалов 13.

Приводной механизм перекосного ударного инструмента по II варианту (фиг. 3) содержит корпус 1 с размещенным в нем рабочим органом 2 и рабочей камерой 3, сообщенной с каналом 4, в котором размещен поршень 5, и ударный элемент 6, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом 2, а с другой с поршнем 5. Приводной механизм также содержит устройство 7 для подрыва заряда 8. Согласно изобретению приводной механизм переносного ударного элемента снабжен синхродатчиком 29 (фиг.3), установленным в корпусе 1 с возможностью взаимодействия с рабочим органом 2, и устройством 9 для регулирования давления в рабочей камере 3, выполненном в виде блока дополнительных камер 10 сгорания с размещенными в них зарядами 8, каждая из которых соединена с рабочей камерой 3 дополнительным каналом 11 с установленным в нем обратном клапаном 12. Устройство 7 для подрыва зарядов 8 выполнено в виде электрозапалов 13, размещенных в дополнительных камерах 10 сгорания и подключенных к источнику питания 14 через управляемый переключатель 15 (фиг.5), который выполнен в виде блока совпадения 30, счетчика 21 импульсов, программируемого кодопреобразователя 22, электронных ключей 23, блоки которых соединены последовательно, и блока запуска 24, к которому подсоединены источник питания 14 и выключатель 25 (So). Выходы запуска 24 подсоединены к остальным блокам (30, 21, 22, 23) для подачи напряжения питания, к первому входу блока совпадения 30 для формирования сигнала запуска, к счетчику 21 импульсов для установки начального состояния. Программируемый кодопреобразователь 22 снабжен переключателем 27 (Sp) для регулирования режимов подрыва и связан N электрическими цепями, где N число электрозапалов 13 с электронными ключами 23, которые выполнены с N+1 электрической цепью на выходе и подсоединены к контактам электрозапалов 13, а синхродатчик 29 подсоединен к второму входу блока совпадения.

Как видно из фиг.1, 3 и 5 приводной механизм переносного ударного элемента по II варианту отличается от его исполнения по I варианту введением синхродатчика 29, что потребовал замены программируемого формирователя 20 в управляемом переключателе 15 (фиг.2) на блок совпадения 30.

Работает приводной механизм переносного ударного элемента по II варианту аналогично I варианту, с той разницей, что для обеспечения синхронизации подрывов зарядов 8 с положением в пространстве рабочего органа 2 введен синхродатчик 29, поэтому подрыв зарядов 8 осуществляется с частотой сигнала внешней синхронизации цепи.

Например, первой позиции переключателя 27 (Sp) в соответствии с выбранной таблицей истинности программируемого кодопреобразователя 22 может быть осуществлен поодиночный подрыв зарядов 8 с частотой сигнала внешней синхронизации цепи за счет совпадения сигналов на первом и втором входах блока совпадения 30. Второй позиции переключателя 27 (Sp) может соответствовать серия двухзарядных залповых подрывов с частотой сигнала внешней синхронизации, и т.д.

Приводной механизм переносного ударного инструмента по III варианту (фиг. 4) содержит корпус 1 с размещенными в нем рабочим органом 2 и рабочей камерой 3, сообщенной с каналом 4, в котором размещены поршень 5 и ударный элемент 6, установленный с возможностью взаимодействия с одной стороны с рабочим органом 2, а с другой с поршнем 5. Приводной механизм содержит также устройство 7 для подрыва заряда 8. Согласно изобретению приводной механизм снабжен редуктором 31 давления, установленным в канале 4 перед поршнем 5 со стороны рабочей камеры 3, датчиком 32 давления, установленным в рабочей камере 3, и устройством 9 для регулирования давления в рабочей камере 3, выполненным в виде блока дополнительных камер 10 сгорания с размещенными в них зарядами 8. Каждая из дополнительных камер 10 соединена с рабочей камерой 3 дополнительным каналом 11, в котором установлен обратный клапан 12. Устройство 7 для подрыва заряда 8 выполнено в виде электрозапалов 13, размещенных в дополнительных камерах 10 и подключенных к источнику питания 14 через управляемый переключатель 15. Управляемый переключатель 15 (фиг.5) выполнен в виде блока совпадения 30, счетчика 21 импульсов, программируемого кодопреобразователя 22, электронных ключей 23, блоки которых соединены последовательно, и блока запуска 24, к которому подсоединены источник питания 14 и выключатель 25 (So). Выходы блока запуска 24 подсоединены к остальным блокам (30, 21, 22, 23) для подачи напряжения питания, к первому входу блока совпадения 30 для формирования сигнала запуска, к счетчику 21 импульсов для установки начального состояния. Программируемый кодопреобразователь 22 снабжен переключателем 27 (Sp) для регулирования режимов подрыва и связан N электрическими цепями, где N число электрозапалов 13 с электронными ключами 23, которые выполнены с N+1 электрической цепью на выходе и подсоединены к контактам электрозапалов 13, а датчик 32 давления подсоединен к второму входу блока совпадения 30.

Как видно из фиг.4 и выше изложено, изменена механическая часть конструкции приводного механизма введением редуктора 31 и датчика 32 давления, а управляемый переключатель 15 по III варианту выполнен также, как он выполнен по II варианту (фиг.5).

Работает приводной механизм переносного ударного инструмента по III варианту следующим образом.

При подрыве зарядов 8 электрозапалами 13 газы высокого давления через обратный клапан 12 заполняют рабочую камеру 3 до определенного давления, например 100 атм.

Через редуктор 31, который стабилизирует на выходе давление до рабочего уровня, например 6 10 атм, газы воздействуют на поршень 5 и приводят подпружиненный рабочий орган 2 в колебательный режим, например в режим автоколебаний.

При уменьшении давления в рабочей камере 3 до некоторого порогового уровня редуктора 31 срабатывает датчик 32 давления, вырабатывая импульс синхронизации, который подается на второй вход блока совпадения 30. Под воздействием импульса синхронизации осуществляется очередной подрыв заряда и повторение рабочего цикла.

Если оценить продолжительность работы такого приводного механизма для силы удара F 15Н, частоты колебаний рабочего органа 2 около 6 Гц, при числе зарядов N 60 шт. то непрерывная продолжительность работы устройства по III варианту составит около 2 ч без перезарядки кассеты с зарядами 8. Очевидно, что при производстве ряда работ, мощность подрываемого заряда 8 может быть снижена в несколько раз, а N число зарядов 8 увеличено.

Предложенные варианты приводного механизма переносного ударного инструмента могут найти широкое применение в строительной технике, например, при выполнении рабочего органа 2 в виде сменных насадок.

Насадка рубильного молотка с регулируемыми параметрами позволяет повысить производительность работы с учетом обрабатываемого материала. Возможности программирования устройства под параметры обрабатываемого материала, например, могут быть использованы для фугальных молотков, служащих для пробивки борозд, офактуривания и очистки поверхностей, бурения гнезд и отверстий в строительных материалах. Забивка дюпелей может быть произведена серией ударов программируемой мощности и определенной частоты так, чтобы уменьшить побочные эффекты в виде трещин в материале, деформацию дюпеля или выбрать оптимальное время установки дюпеля.

Реферат

Использование: в строительстве. Сущность изобретения: приводной механизм переносного ударного инструмента содержит корпус с рабочим каналом, размещенные в последнем рабочий орган, поршень, ударный элемент, аналогично выполненные основную и дополнительные камеры сгорания, каждая из которых имеет дополнительный канал, в котором размещен обратный клапан. В каждой камере сгорания размещен заряд. Каждое устройство для подрыва заряда выполнено в виде электрозапала, размещенного в соответствующей камере сгорания и подключенного к управляемому переключателю, соединенному с источником питания. Между рабочим каналом и дополнительными каналами выполнена рабочая камера. Механизм может иметь синхродатчик, установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с рабочим органом, редуктор давления, установленный в рабочем канале, и датчик давления, установленный в рабочей камере. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула