Бурильный молоток с механизмом для предотвращения самопроизвольных ударов молотка - RU2258125C2
Код документа: RU2258125C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение в общем относится к инструментам с электрическим приводом и, в частности, к бурильному молотку, в котором обеспечивается возможность выбора, по меньшей мере, режима роторного бурения и режима ударно-роторного бурения.
В известном бурильном молотке существует возможность выбора двух рабочих режимов, режима роторного бурения и режима ударно-роторного бурения. В режиме роторного бурения обеспечивается возможность вращения вставного бурового долота, удерживаемого посредством зажимного патрона или другого средства на верхнем конце кожуха, без выполнения какого-либо ударного или долбящего действия. Однако в режиме ударно-роторного бурения в дополнение к операции вращения боек, совершающий возвратно-поступательное движение позади вставного бурового долота, сообщает рабочие ходы молотка буровому долоту либо непосредственно, либо косвенным путем через посредство ударного болта, прилегающего к заднему концу бурового долота. В такой конструкции, которая раскрыта в опубликованной нерассмотренной заявке №2001-105214 на патент Японии, зубчатое колесо установлено на держателе инструмента, к верхнему концу которого прикреплено вставное буровое долото. Зубчатое колесо находится в зацеплении с промежуточным валом, который приводится во вращение посредством выходного вала двигателя для передачи вращения от промежуточного вала к держателю инструмента. Кроме того, отдельный втулочный элемент установлен с возможностью вращения на промежуточном валу, а колеблющаяся опора с выполненным за одно целое соединительным рычагом в свою очередь установлена на наружной поверхности втулочного элемента под углом к оси втулочного элемента. Верхний конец соединительного рычага колеблющейся опоры соединен с поршневым цилиндром, введенным сзади в держатель инструмента для преобразования вращательного движения промежуточного вала в возвратно-поступательное движение поршневого цилиндра. Поэтому, когда при вращении промежуточного вала в поршневом цилиндре осуществляется возвратно-поступательное движение, боек, расположенный внутри поршневого цилиндра, аналогичным образом приводится в возвратно-поступательное движение, в результате чего по вставному буровому долоту, находящемуся перед бойком, производятся повторяющиеся удары.
Для обеспечения возможности выбора рабочего режима муфту на промежуточном валу устанавливают таким образом, чтобы обеспечивалась возможность ее вращения как единого целого вместе с промежуточным валом и ее скольжения по направлению оси относительно или независимо от промежуточного вала. С муфтой соединен переключающий элемент, который выполнен с возможностью скольжения вместе с муфтой, но не вращения вместе с ней. Переключающий элемент приводят в действие с внешней стороны инструмента для перемещения муфты между первым положением, в котором муфта сцеплена или соединена со втулочным элементом, и вторым положением, в котором муфта отцеплена или отсоединена от втулочного элемента. В первом положении приводной инструмент работает в режиме ударно-роторного бурения, в котором держатель инструмента вращается, а поршневой цилиндр также побуждается совершать возвратно-поступательное движение благодаря вращению втулочного элемента, вследствие чего буровому долоту сообщаются рабочие ходы молотка. Во втором положении приводной инструмент находится в режиме роторного бурения, в котором побуждается вращаться только держатель инструмента, но не втулочный элемент.
Хотя этой конструкцией решается поставленная задача, но с ней связаны некоторые проблемы и неудобства. Например, хотя втулочный элемент отсоединяется от муфты при выборе режима роторного бурения, трение, которое создается между наружной периферийной поверхностью вращающегося промежуточного вала и внутренней периферийной поверхностью неподвижного втулочного элемента, может случайно вызвать вращение поршневого цилиндра. Такое вращение поршневого цилиндра также вызовет возвратно-поступательное движение бойка и тем самым сообщение рабочих ходов молотка вставному буровому долоту.
В патенте США 6192996 от 27.02.2001 раскрыт бурильный молоток, содержащий буровое долото, кожух, поршневой элемент, расположенный позади бурового долота и способный осуществлять возвратно-поступательное движение, двигатель, способный вращаться, промежуточный вал, способный вращаться при передаче к нему вращения от двигателя, вращающийся механизм для передачи вращения от двигателя для вращения бурового долота. Бурильный молоток содержит также преобразующий механизм для преобразования вращения промежуточного вала в возвратно-поступательное движение поршневого элемента и ударный механизм, взаимодействующий с поршневым элементом для передачи рабочих ходов молотка к буровому долоту. Переключающий элемент использован для избирательного предотвращения передачи вращения от двигателя к преобразующему механизму и обеспечивает выбор одного из двух рабочих режимов, режима роторного бурения, в котором к буровому долоту передается только вращение от двигателя, и режима ударно-роторного бурения, в котором к буровому долоту передаются вращение от двигателя и рабочие ходы молотка.
Известный бурильный молоток не обеспечивает того, что в режиме роторного бурения рабочие ходы молотка не будут сообщаться вставному буровому долоту, вследствие чего снижается надежность бурильного молотка.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание бурильного молотка, в котором надежно предотвращаются самопроизвольные удары по буровому долоту, когда инструмент находится в режиме роторного бурения.
Этот технический результат достигается тем, что бурильный молоток содержит буровое долото, кожух, поршневой элемент, расположенный позади бурового долота и способный осуществлять возвратно-поступательное движение, двигатель, способный вращаться, промежуточный вал, способный вращаться при передаче к нему вращения от двигателя, вращающийся механизм для передачи вращения от двигателя для вращения бурового долота, преобразующий механизм для преобразования вращения промежуточного вала в возвратно-поступательное движение поршневого элемента, ударный механизм, включающий боек, входящий в соединение с поршневым элементом, для передачи от бойка рабочих ходов молотка к буровому долоту, переключающий элемент для избирательного предотвращения передачи вращения от двигателя к преобразующему механизму, приводимой в действие с наружной стороны кожуха для выбора одного из, по меньшей мере, двух рабочих режимов, режима роторного бурения, в котором к буровому долоту передается только вращение от двигателя, и режима ударно-роторного бурения, в котором к буровому долоту передаются вращение от двигателя и рабочие ходы молотка, стопорный механизм, препятствующий самопроизвольному возвратно-поступательному движению поршневого элемента в режиме роторного бурения. Наличие стопорного механизма гарантирует, что в режиме роторного бурения рабочие ходы молотка не будут сообщаться вставному буровому долоту, вследствие чего повышается надежность бурильного молотка.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения бурильный молоток дополнительно содержит муфту, установленную с возможностью скольжения на промежуточном валу и способную вращаться как единое целое вместе с промежуточным валом, преобразующий механизм включает втулочный элемент, установленный на промежуточном валу и способный вращаться как единое целое вместе с промежуточным валом, переключающий элемент приспособлен обеспечивать скольжение муфты до соединения со втулочным элементом, стопорный механизм включает стопорную пластину, установленную на втулочном элементе между муфтой и втулочным элементом и способную вращаться как единое целое вместе со втулочным элементом и скользить по направлению оси относительно втулочного элемента, поджимающее средство для поджатия стопорной пластины по направлению к муфте и упор, закрепленный внутри кожуха для соприкосновения со стопорной пластиной в случае, когда стопорная пластина скользит к упору после отсоединения муфты от втулочного элемента. Одно преимущество стопорного механизма заключается в легкости, с которой он может быть сконструирован.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения втулочный элемент включает, по меньшей мере, один кулачок, при этом стопорная пластина имеет кольцевую конфигурацию, включающую, по меньшей мере, один выступ, расположенный на внутренней ее кромке и остающийся в соединении с, по меньшей мере, одним кулачком втулочного элемента независимо от положения муфты при скольжении, стопорная пластина имеет, по меньшей мере, одну выемку, расположенную на наружной ее кромке и способную входить в зацепление с выступом, расположенным на упоре, после отсоединения муфты от втулочного элемента для предотвращения вращения стопорной пластины и втулочного элемента.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения поджимающее средство выполнено так, что при проскальзывании муфты вперед и на расстояние от втулочного элемента поджимающая сила поджимающего средства обеспечивает проскальзывание вперед стопорной пластины для зацепления одной из выемок стопорной пластины с выступом упора при сохранении соединения между по меньшей мере одним выступом стопорной пластины и по меньшей мере одним кулачком втулочного элемента.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения поджимающее средство выполнено так, что при проскальзывании муфты вперед и на расстояние от втулочного элемента поджимающая сила поджимающего средства обеспечивает проскальзывание вперед стопорной пластины до соединения с упором при сохранении соединения между стопорной пластиной и втулочным элементом.
В одном аспекте поджимающее средство выполнено в виде цилиндрической винтовой пружины, размещенной между стопорной пластиной и втулочным элементом, а преобразующий механизм дополнительно включает колеблющуюся опору с соединительным стержнем, связанным с поршневым элементом и способным сообщать возвратно-поступательное движение поршневому элементу.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения муфта, стопорная пластина, поджимающее средство и втулочный элемент размещены по направлению оси на промежуточном валу, при этом муфта расположена перед втулочным элементом.
В одном аспекте стопорная пластина способна оставаться в соединении со втулочным элементом независимо от положения муфты при скольжении, в режиме роторного бурения упор способен взаимодействовать со стопорной пластиной и предотвращать вращение стопорной пластины, когда он находится в соединении со стопорной пластиной, а при проскальзывании муфты до соединения со втулочным элементом при приведении в действие переключающего элемента стопорная пластина способна скользить и отсоединяться муфтой от упора для обеспечения вращения как единого целого стопорной пластины вместе со втулочным элементом.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения бурильный молоток дополнительно содержит муфту, установленную с возможностью скольжения на промежуточном валу и способную вращаться как единое целое вместе с промежуточным валом, при этом преобразующий механизм включает втулочный элемент, установленный на промежуточном валу и способный вращаться как единое целое вместе с промежуточным валом, а переключающий элемент приспособлен обеспечивать скольжение муфты до соединения со втулочным элементом, стопорный механизм включает стопорный элемент, расположенный на участке втулочного элемента вблизи муфты и способный вращаться как единое целое вместе со втулочным элементом, стопорный механизм дополнительно включает зацепляющий элемент, расположенный на переключающем элементе и в режиме роторного бурения находящийся в положении, в котором зацепляющий элемент сцеплен со стопорным элементом. Одно преимущество стопорного механизма заключается в легкости, с которой он может быть сконструирован.
В соответствии с одним аспектом изобретения стопорный элемент имеет участок уменьшенного диаметра, расположенный на передней части втулочного элемента, и цилиндрический участок большого диаметра, расположенный между участком уменьшенного диаметра и муфтой и проходящий вперед от участка уменьшенного диаметра, имеющий наружную периферийную поверхность и множество осевых канавок, выполненных в наружной периферийной поверхности, и выполненный с возможностью размещения на нем муфты, а зацепляющий элемент включает удлиненную часть, проходящую назад от переключающего элемента вдоль наружной периферийной поверхности участка большого диаметра и имеющий зацепляющий конец, расположенный на заднем конце удлиненной части и отогнутый по направлению к стопорному элементу, для вхождения в одну из осевых канавок в режиме роторного бурения для предотвращения вращения стопорного элемента.
В соответствии с другим аспектом изобретения переключающий элемент выполнен с возможностью скольжения, по меньшей мере, между передним положением, соответствующим режиму роторного бурения, при котором зацепляющий конец входит в одну из осевых канавок, и задним положением, соответствующим режиму ударно-роторного бурения, при котором зацепляющий конец находится позади осевых канавок и поэтому не входит в какую-либо из осевых канавок.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения осевая длина удлиненной части задается такой, что зацепляющий конец входит в одну из осевых канавок стопорного элемента только в случае, когда переключающий элемент находится в переднем положении, и зацепляющий конец расположен позади участка большого диаметра в случае, когда переключающий элемент находится в заднем положении.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения стопорный механизм представляет собой ограничивающий элемент, выполненный за одно целое с переключающим элементом и с возможностью позиционирования в режиме роторного бурения в пределах диапазона возвратно-поступательного движения поршневого элемента для взаимодействия с поршневым элементом и ограничения возвратно-поступательного движения поршневого элемента. Поскольку ограничивающий элемент входит в непосредственное соприкосновение с поршневым элементом, такое устройство может весьма надежно предотвращать самопроизвольные удары молотка в режиме роторного бурения.
В одном аспекте настоящего изобретения поршневой элемент имеет центральную ось, вдоль которой поршневой элемент способен совершать возвратно-поступательное движение между первым положением и вторым положением первого положения, а ограничивающий элемент имеет переднюю часть, проходящую назад от переключающего элемента, и заднюю концевую часть, соединенную с задним концом передней части и отогнутую по направлению к центральной оси поршневого элемента. В режиме роторного бурения задняя концевая часть ограничивающего элемента расположена перед вторым местом расположения поршневого элемента.
В другом аспекте переключающий элемент выполнен с возможностью скольжения, по меньшей мере, между передним положением, соответствующим режиму роторного бурения, при котором задняя концевая часть ограничивающего элемента расположена впереди относительно второго места расположения поршневого элемента, и задним положением, соответствующим режиму ударно-роторного бурения, при котором задняя концевая часть ограничивающего элемента расположена сзади относительно диапазона возвратно-поступательного движения поршневого элемента для обеспечения возвратно-поступательного движения поршневого элемента между его первым и вторым положениями.
В еще одном аспекте передняя часть ограничивающего элемента проходит параллельно центральной оси поршневого элемента, а задняя концевая часть ограничивающего элемента проходит перпендикулярно от заднего конца передней части.
В еще одном аспекте передняя часть ограничивающего элемента проходит параллельно центральной оси поршневого элемента, а задняя концевая часть ограничивающего элемента проходит от заднего конца передней части и отогнута три раза с образованием прямых углов.
В одном варианте осуществления бурильный молоток дополнительно содержит второе поджимающее средство, установленное вокруг промежуточного элемента, для поджатия переключающего элемента по направлению к муфте, обеспечивающего вхождение муфты в соединение со втулочным элементом в режиме ударно-роторного бурения.
В другом варианте осуществления бурильный молоток дополнительно содержит муфту, установленную с возможностью скольжения на промежуточном валу и способную вращаться как единое целое вместе с промежуточным валом, штифт, закрепленный внутри кожуха и проходящий сквозь переключающий элемент, и второе поджимающее средство, установленное вокруг штифта между переключающим элементом и свободным концом штифта. Второе поджимающее средство, например цилиндрическая винтовая пружина, осуществляет поджатие переключающего элемента по направлению к муфте, обеспечивающее вхождение муфты в соединение со втулочным элементом в режиме ударно-роторного бурения.
Другие общие и более конкретные цели изобретения станут более понятными из приведенного ниже описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее:
фигура 1 изображает вид сбоку с частичным разрезом основной части бурильного молотка 1 согласно настоящему изобретению;
фигура 2 - увеличенное изображение механизма муфты бурильного молотка, показанного на фигуре 1;
фигура 3 - увеличенный частичный разрез стопорной пластины из бурильного молотка, показанного на фигуре 1;
фигура 4А - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 1, при выборе режима роторного бурения;
фигура 4В - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 1, при выборе режима ударно-роторного бурения;
фигура 5А - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 1, при выборе нейтрального режима;
фигура 5В - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 1, при выборе режима ударного бурения; фигура 6 - увеличенное изображение механизма муфты из бурильного молотка согласно второму варианту осуществления;
фигура 6 - увеличенное изображение механизма муфты из бурильного молотка согласно второму варианту осуществления;
фигура 7А - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 6, при выборе режима роторного бурения;
фигура 7В - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 6, при выборе режима ударно-роторного бурения;
фигура 8А - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 1, при выборе нейтрального режима;
фигура 8В - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка, показанного на фигуре 1, при выборе режима ударного бурения;
фигура 9 - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка согласно третьему варианту осуществления при выборе режима роторного бурения;
фигура 10 - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка согласно третьему варианту осуществления при выборе режима ударно-роторного бурения;
фигура 11 - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка согласно третьему варианту осуществления при выборе нейтрального режима;
фигура 12 - виды сбоку, поясняющие работу муфты и переключающего рычага бурильного молотка согласно третьему варианту осуществления при выборе режима ударного бурения; и
фигура 13 - перспективное изображение альтернативного механизма муфты согласно настоящему изобретению, которым можно заменить механизм муфты из третьего варианта осуществления.
Ниже предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на сопровождающие чертежи.
Первый вариант осуществления
На фигуре 1 представлен вид сбоку с частичным разрезом основной части бурильного молотка 1 согласно настоящему изобретению. Бурильный молоток 1 содержит кожух 2, при этом в задней части кожуха 2 (справа от фигуры 1) размещен двигатель (непоказанный). Двигатель имеет выходной вал 3, который с возможностью вращения поддерживается внутренним корпусом 4, прикрепленным к внутренней стороне кожуха 2. В кожухе 2 выходной вал 3 выступает вперед и находится в соединении или в зацеплении с первым зубчатым колесом 6 промежуточного вала 5, с возможностью вращения установленного внутри кожуха 2 параллельно выходному валу 3. Отдельное второе зубчатое колесо 7 размещено на передней части промежуточного вала 5 таким образом, что обеспечивается возможность вращения второго зубчатого колеса 7 как единого целого вместе с промежуточным валом 5 и скольжения его по направлению оси относительно или независимо от вала 5. Второе зубчатое колесо 7 находится в зацеплении с третьим зубчатым колесом 9, которое вращается как единое целое с держателем 8 инструмента, установленным внутри кожуха 2 параллельно промежуточному валу 5. Держатель 8 инструмента выполнен с возможностью размещения и закрепления в нем вставного бурового долота 10. Позади вставного бурового долота 10 расположен ударный болт 11, способный перемещаться назад и вперед внутри держателя 8 инструмента. Внутри держателя 8 инструмента закреплен кольцевой элемент 12, который ограничивает перемещение ударного болта 11 назад.
На промежуточном валу 5 перед первым зубчатым колесом 6 установлен с возможностью вращения втулочный элемент, такой как выпуклая втулка 13. Колеблющаяся опора 14 установлена с возможностью поворота на наружной периферийной поверхности выпуклой втулки 13, при этом ее ось наклонена относительно центральной оси промежуточного вала 5. На верхней части колеблющейся опоры 14 имеется соединительный рычаг 15, который соединен с задним концом поршневого элемента, такого как поршневой цилиндр 16. Поршневой цилиндр 16 введен в держатель 8 инструмента с задней его части и снабжен бойком 18, расположенным таким образом, что боек 18 может перемещаться назад и вперед по воздушной камере 17, обозначенной между задним концом бойка 18 и задним концом поршневого цилиндра 16.
Бурильный молоток 1 также включает трубчатую муфту 19, расположенную вокруг промежуточного вала 5 между выпуклой втулкой 13 и вторым зубчатым колесом 7. Муфта 19 находится в шлицевом соединении с промежуточным валом 5 таким образом, что муфта 19 может вращаться как единое целое вместе с промежуточным валом 5 и скользить относительно промежуточного вала 5. Муфта 19 содержит множество кулачков 20 муфты, расположенных на переднем конце ее, и множество кулачков 21 муфты, расположенных на заднем конце ее. Передние кулачки 20 муфты выполнены с возможностью соединения с кулачками 22, выполненными на задней поверхности второго зубчатого колеса 7. Задние кулачки 21 муфты выполнены с возможностью соединения с кулачками 23, выполненными на передней поверхности выпуклой втулки 13. Перед вторым зубчатым колесом 7 на промежуточном валу 5 установлена цилиндрическая винтовая пружина 24, которая поджимает назад второе зубчатое колесо 7. Как показано на фигуре 1, когда второе зубчатое колесо 7 сдвинуто в заднее положение поджимающей силой цилиндрической винтовой пружины 24, муфта 19 находится в зацеплении или в соединении как со вторым зубчатым колесом 7, так и с выпуклой втулкой 13, вследствие чего эти два элемента способны совместно вращаться как единое целое. Кроме того, множество стопорных кулачков 25 расположено вокруг задней периферийной поверхности второго зубчатого колеса 7. На той стороне второго зубчатого колеса 7, которая находится впереди относительно стопорных зубцов 25, расположена дугообразная пластина 26, выполненная с возможностью соединения со стопорными кулачками 25 в случае, когда второе зубчатое колесо 7 находится в переднем положении.
Как показано на фигуре 4, на краю муфты 19 находится переключающая пластина 27, которая может скользить по направлению оси и включает переднюю пластину 28 и заднюю пластину 29, расположенные параллельно друг другу. Задняя пластина 29 переключающей пластины 27 вставлена в кольцевой паз 30, выполненный по окружности муфты 19. Задняя пластина 29 соединена с муфтой 19 таким образом, что обеспечивается возможность скольжения задней пластины 29 вместе с муфтой 19, но не вращение вместе с муфтой 19. Соответственно задняя пластина 29 вместе с муфтой 19 поджата назад цилиндрической винтовой пружиной 24. Переключающая рукоятка 31 расположена на кожухе 2 так, что она может поворачиваться на цилиндрическом элементе 32. Цилиндрический элемент 32 содержит первый и второй штифты 33 и 34 соответственно, выступающие из смещенных от центра мест вблизи передней пластины 28 переключающей пластины 27. Как описано более подробно ниже, при повороте переключающей рукоятки 31 перемещаются первый и второй штифты 33 и 34, поэтому при скольжении могут изменяться положения переключающей пластины 27 и муфты 19.
Что касается фигур 1-3, то между выпуклой втулкой 13 и муфтой 19 расположена стопорная пластина 35. Как лучше всего показано на фигуре 3, стопорная пластина 35 в целом имеет кольцеобразную или дисковидную конфигурацию, включающую несколько выступов 36, расположенных на внутренней кромке с регулярными промежутками и выполненных с возможностью соединения с кулачками 23 выпуклой втулки 13. Стопорная пластина 35 также имеет несколько выемок 37 на наружной кромке или периферии, также расположенных с регулярными промежутками. Кроме того, стопорная пластина 35 расположена вокруг промежуточного вала 5 таким образом, что обеспечивается возможность скольжения пластины 35 по направлению оси относительно выпуклой втулки 13 и поворот как единого целого вместе с выпуклой втулкой 13. Стопорная пластина 35 поджата вперед поджимающим средством, таким как цилиндрическая винтовая пружина 38, расположенным между стопорной пластиной 35 и выпуклой втулкой 13. Когда муфта 19 находится в переднем положении, стопорная пластина 35 приходит в соприкосновение с упором 39, прикрепленным к внутреннему корпусу 4, так что предотвращается любое дополнительное перемещение пластины 35 вперед. Когда стопорная пластина 35 прилегает к упору 39, в одну из периферийных выемок 37 входит выступ 40, выполненный на упоре 39, и тем самым создается препятствие повороту стопорной пластины 35. Поскольку выступающие части 36 стопорной пластины 35 аналогично входят в соединение с кулачками 23 выпуклой втулки 13, то выпуклая втулка также удерживается от вращения (на фигуре 2 положение стопорной пластины показано сплошными линиями). И наоборот, когда муфта 19 перемещена назад до образования соединения с выпуклой втулкой 13, стопорная пластина 35 также продвинута назад муфтой 19, следствием чего является отделение или отсоединение ее от упора 39 (на фигуре 2 положение стопорной пластины показано линиями, имеющими два пунктира).
Как показано на фигуре 4А, в сконструированном таким образом бурильном молотке 1 при повороте переключающей рукоятки 31 против часовой стрелки в самое левое положение первый штифт 33 перемещает переключающую пластину 27 вперед против действия поджимающей силы цилиндрической винтовой пружины 24, тем самым отсоединяя муфту 19 от выпуклой втулки 13. По мере того как муфта 19 перемещается таким образом вперед под действием поджимающей силы цилиндрической винтовой пружины 38, стопорная пластина 35 точно так же перемещается вперед до соприкосновения с упором 39. Следует отметить, что в этом состоянии второе зубчатое колесо 1, поджатое назад, остается в соединении с муфтой 19. Поэтому после включения двигателя промежуточный вал 5 вращается посредством двигателя. Далее вращение промежуточного вала 5 передается держателю 8 инструмента через посредство муфты 19 и второго и третьего зубчатых колес 7 и 9 соответственно. Однако, поскольку муфта 19 отсоединена от выпуклой втулки 13, вращение промежуточного вала 5 не может быть передано выпуклой втулке 13, из-за чего возвратно-поступательное движение поршневого цилиндра 16 отсутствует. Поэтому в этом положении переключающей рукоятки бурильный молоток 1 работает в режиме роторного бурения, при этом буровое долото 10 вращается без возможного возвратно-поступательного движения поршневого цилиндра 16.
В режиме роторного бурения вращение стопорной пластины 35 предотвращается посредством выступа 40 упора. Поскольку выпуклая втулка 13 может вращаться только вместе со стопорной пластиной 35, вращение выпуклой втулки 13 также предотвращается. Поэтому даже в случае, когда трение, которое создается между наружной периферийной поверхностью вращающегося промежуточного вала 5 и внутренней периферийной поверхностью неподвижной выпуклой втулкой 13, оказывает вращающее воздействие на выпуклую втулку 13, выпуклая втулка удерживается от перемещения и тем самым предотвращается самопроизвольное приведение в действие поршневого цилиндра 16.
При повороте переключающей рукоятки 31 по часовой стрелке из положения режима роторного бурения на фигуре 4А в положение, показанное на фигуре 4В, когда рукоятка ориентирована вертикально, первый штифт 33 перемещается назад, чтобы обеспечить возможность перемещения назад переключающей пластины 27. Одновременно это вызывает перемещение муфты 19 назад в соединение с выпуклой втулкой 19, в результате чего обеспечивается передача вращения промежуточного вала 5 и вращение выпуклой втулки 13, теперь уже сцепленной с муфтой 19, а также к держателю 8 инструмента через посредство второго зубчатого колеса 7. Вращение выпуклой втулки 13 вызывает качание колеблющейся опоры 14, вследствие чего соединительный рычаг 15 побуждает поршневой цилиндр 16 совершать возвратно-поступательное движение внутри держателя 8 инструмента. В свою очередь, это обуславливает возвратно-поступательное движение бойка 18 внутри поршневого цилиндра 16 и многократное сообщение рабочих ходов молотка ударному болту 11, который прилегает к заднему концу вставного бурового долота 10. Соответственно в этом положении переключающей рукоятки приводной инструмент 1 работает в режиме ударно-роторного бурения, в котором к буровому долоту 10 передаются как рабочие ходы молотка, так и вращение.
Следует отметить, что стопорная пластина 35 перемещается назад при скольжении муфты 19 назад и отсоединяется от выступа 40 упора 39, так что обеспечивается возможность вращения стопорной пластины 35 как единого целого вместе с выпуклой втулкой 13 без помехи вращению выпуклой втулки 13.
При дальнейшем повороте переключающей рукоятки 31 по часовой стрелке от положения режима ударно-роторного бурения на фигуре 4В в положение, показанное на фигуре 5А, первый штифт 33 сдвигается дальше вправо, хотя сохраняются положения переключающей пластины 27 и муфты 19 и соединение муфты 19 с выпуклой втулкой 13. Однако второй штифт 34 сдвигается вперед, чтобы отсоединить второе зубчатое колесо 7 от муфты 19 с тем, чтобы вращение промежуточного вала 5 не передавалось второму зубчатому колесу 7. Поскольку это не приводит к вращению ни третьего зубчатого колеса 9, ни держателя 8 инструмента, приводной инструмент 1 работает в режиме ударного бурения, в котором буровое долото 10 воспринимает только рабочие ходы молотка. В частности, в этом положении переключающей рукоятки второе зубчатое колесо 7 отсоединено и может свободно вращаться. Это означает, что третье зубчатое колесо 9 и держатель 8 инструмента также могут свободно вращаться, при этом бурильный молоток 1 находится в нейтральном положении или в нейтральном режиме ударного бурения, в котором при желании угол поворота бурового долота 10 можно регулировать вручную.
При дальнейшем повороте вручную переключающей рукоятки 31 по часовой стрелке от положения нейтрального режима ударного бурения на фигуре 5А в самое крайнее правое положение, показанное на фигуре 5В, второй штифт 34 сдвигается дальше вперед, вызывая скольжение второго зубчатого колеса 7 в переднее положение и соединение стопорных кулачков 25 с дугообразной пластиной 26. Соответственно, как и в предшествующем положении, режимом работы является режим ударного бурения, в котором вращение промежуточного вала 5 не передается ко второму зубчатому колесу 7, при этом буровое долото 10 воспринимает только рабочие ходы молотка. Однако в этом положении переключающей рукоятки второе зубчатое колесо 7 удерживается от вращения посредством дугообразной пластины 26, вследствие чего не допускается вращение третьего зубчатого колеса 9 и держателя 8 инструмента. Соответственно этому вставное буровое долото 10 устанавливается в фиксированное положение или в фиксированный режим ударного бурения, в котором угол поворота бурового долота 10 нельзя регулировать.
Как описано выше, бурильный молоток 1 из первого варианта осуществления снабжен стопорным механизмом, действие которого основано на скольжении переключающей пластины 27 и муфты 19 с тем, чтобы вращение выпуклой втулки 13 предотвращалось только в режиме роторного бурения. Это гарантирует, что в этом рабочем режиме рабочие удары не будут передаваться к вставному буровому долоту 10, вследствие чего надежность бурильного молотка 1 повышается.
В частности, одно преимущество, обеспечиваемое благодаря стопорному механизму, заключается в простоте и легкости, с которыми он может быть изготовлен как механизм, состоящий из стопорной пластины 35, расположенной вокруг выпуклой втулки 13, цилиндрической винтовой пружины 38, которая поджимает стопорную пластину 35 по направлению к муфте 19, и упора 39, закрепленного внутри кожуха 2 и находящегося в соприкосновении со стопорной пластиной 35 в случае, когда стопорная пластина проскальзывает вперед при отсоединении муфты 19 от выпуклой втулки 13.
Следует отметить, что стопорная пластина 35 может не иметь дисковидной формы, как в вышеупомянутом варианте осуществления. Если позволяет осевой размер выпуклой втулки 13, стопорная пластина 35 может иметь форму цилиндра или стакана, установленного вокруг выпуклой втулки 13. Однако вышеупомянутая дисковидная конфигурация является предпочтительной, поскольку она занимает только минимальное пространство по направлению оси и может быть легко встроена в существующие механизмы муфт без существенной переделки. Кроме того, устройство для соединения и разъединения стопорной пластины 35 и упора 39 не ограничено сочетанием выемок и выступа, как в вышеупомянутом варианте осуществления. Специалистам со средним уровнем компетентности в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что другие средства, устройства или механизмы, включая, но без ограничения ими, сочетание штифта и отверстия или соединение между двумя рядами кулачков или зубьев, например соединение между вторым зубчатым колесом и дугообразной пластиной 26, могут быть одинаково приемлемыми и могут позволять достигать того же самого предполагаемого результата.
Второй вариант осуществления
Другой вариант осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылками на приложенные чертежи, на которых на нескольких видах одинаковые ссылочные номера присвоены идентичным компонентам, таким, как уже известные базовые конструкции бурильного молотка. Поэтому описание таких элементов опущено.
На фигуре 6 представлен увеличенный вид механизма муфты согласно второму варианту осуществления изобретения, на котором показан стопорный элемент, такой как стопорная втулка 41, соединенная с выпуклой втулкой 13. Стопорная втулка 41 имеет участок 42 уменьшенного диаметра, плотно посаженный вокруг шейки выпуклой втулки 13 непосредственно позади кулачков 23, и участок 43 большого диаметра, который вытянут вперед от участка 42 уменьшенного диаметра и в который свободно входит муфта 19. На периферийной поверхности участка 43 большого диаметра несколько осевых канавок 44 расположены с регулярными промежутками по окружности.
С переключающей пластиной 27 соединен элемент, предназначенный для взаимодействия с осевыми канавками 44, такой как зацепляющая пластина 45. Зацепляющая пластина 45 имеет стопорную часть 46, которая проходит по направлению оси без соприкосновения со стопорной втулкой 41. На заднем конце стопорной части 46 зацепляющая пластина 45 также имеет отогнутый конец 47, выполненный с возможностью вхождения в одну из осевых канавок 44. Осевая длина стопорной части 46 задана такой, что отогнутый конец 47 входит в одну из осевых канавок 44 только в случае, когда переключающая пластина 27 находится в переднем положении, то есть когда буровой инструмент находится в режиме роторного бурения, но отогнутый конец 47 сдвигается назад от осевой канавки 44, отсоединяясь от стопорной втулки 41 в случае, когда переключающая пластина находится в любом из задних положений, то есть когда буровой инструмент находится в любом из других режимов (в режиме ударно-роторного бурения, показанного на фигуре 7В, и в двух режимах ударного бурения, показанных на фигурах 8А и 8В).
В бурильном молотке 1, сконструированном таким образом, в случае, когда бурильный молоток находится в режиме роторного бурения, показанном на фигуре 7А, стопорная втулка 41, которая может вращаться как единое целое вместе с выпуклой втулкой 13, удерживается от вращения зацепляющей пластиной 45. Поэтому выпуклая втулка 13 также удерживается от вращения стопорной втулкой 41. Даже в случае, когда трение, которое создается между наружной периферийной поверхностью вращающегося промежуточного вала 5 и внутренней периферийной поверхностью неподвижной выпуклой втулки 13, оказывает вращающееся воздействие на выпуклую втулку 13, выпуклая втулка 13 удерживается от перемещения, и тем самым предотвращается самопроизвольное приведение в действие поршневого цилиндра 16. Кроме того, выпуклая втулка 13, в этом рабочем режиме отсоединенная от муфты 19, не оказывает влияния на вращение муфты 19. Стопорная часть 46 и отогнутый конец 47 зацепляющей пластины 45, не соединенные со стопорной втулкой 41 в любом режиме, кроме как в режиме роторного бурения, не взаимодействуют со стопорной втулкой 41, которая вращается вместе с выпуклой втулкой 13.
Как описывалось выше, бурильный молоток согласно второму варианту осуществления включает стопорный механизм, который также эффективно предотвращает ударное действие в режиме роторного бурения, вследствие чего надежность бурильного молотка повышается.
В частности, одно преимущество, обеспечиваемое благодаря стопорному механизму, заключается в легкости, с которой он может быть изготовлен из стопорной втулки 41, расположенной в передней части выпуклой втулки 13 и способной вращаться как единое целое вместе с выпуклой втулкой 13, и из зацепляющей пластины 45, выполненной с возможностью вхождения в одну из осевых канавок 44, выполненных в стопорной втулке 41.
Следует отметить, что стопорный элемент необязательно должен иметь форму втулки, такой как стопорная втулка 41 из второго варианта осуществления. Любой стопорный элемент подходящей конфигурации, включая полукруговую, дугообразную и в виде простой пластины, соединенный с выпуклой втулкой, будет удовлетворять требованиям, если только с его помощью можно решить поставленные задачи. Кроме того, устройство, предназначенное для соединения и разъединения стопорной втулки 41 и зацепляющей пластины 45, не ограничено сочетанием осевых канавок и отогнутого кончика, как во втором варианте осуществления. Специалистам со средним уровнем компетентности в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что другие средства, устройства или механизмы, включая, но без ограничения ими, сочетание паза, выполненного в стопорном элементе, и соответствующего элемента, введенного сзади в паз, и сочетания сквозного отверстия или выемки и упругого кончика или наконечника, выполненного с возможностью вхождения и выхождения из отверстия, могут быть использованы без отступления от объема настоящего изобретения.
Вышеупомянутые первый и второй варианты осуществления изобретения описаны применительно к бурильному молотку с использованием колеблющейся опоры в качестве механизма для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение. Однако настоящее изобретение не ограничено этим случаем и применимо к буровому инструменту, включающему кривошипно-шатунный механизм, в котором поршневой элемент и эксцентриковый шип коленчатого вала, расположенные в задней части держателя инструмента, соединены под прямым углом посредством шатуна. Например, ключевой элемент или втулочный элемент, к которому может быть передано вращение от двигателя, расположен на коленчатом валу таким образом, что обеспечивается возможность независимого вращения такого элемента. Для получения возможности выбора рабочего режима бурильного молотка переключающий элемент действует так, что соединяет ключевой элемент с и отсоединяет элемент от коленчатого вала. Путем дополнительного размещения стопорного элемента, который может входить в зацепление и удерживать коленчатый вал от вращения в режиме роторного бурения, режим ударного бурения может эффективно предотвращаться способом, аналогичным способу в рассмотренных выше вариантах осуществления.
Третий вариант осуществления
Еще один вариант осуществления согласно настоящему изобретению описан ниже со ссылками на приложенные чертежи, на которых, как и при описании второго варианта осуществления, на нескольких видах одинаковые ссылочные номера присвоены идентичным компонентам, таким, как уже известные базовые конструкции бурильного молотка. Поэтому описание таких элементов опущено и описан только механизм муфты.
На фигуре 9 представлен увеличенный вид механизма муфты согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, на котором показан ограничивающий элемент, такой как стопорный стержень 48, вытянутый от переключающей пластины 27. Стопорный стержень 48 вытянут назад рядом с внутренним корпусом 4, при этом его задняя концевая часть 49 отогнута под прямым углом по направлению к центральной оси поршневого цилиндра 16. Отогнутая часть 49 выполнена таким образом, что ее передняя поверхность L1 находится несколько впереди относительно самого заднего места расположения поршневого цилиндра 16 (линия L2 на фигуре 9) при обычном возвратно-поступательном ходе. В любом рабочем режиме (фигуры 10-12) бурильного молотка, кроме как в режиме роторного бурения, сдвиг назад переключающей пластины 27 приводит к локализации отогнутой части 49 позади самого заднего места расположения поршневого цилиндра 16 при ходе до линии L2, так что отогнутая часть 49 не мешает возвратно-поступательному движению поршневого цилиндра 16.
В бурильном молотке 1, сконструированном таким образом, в случае, когда бурильный молоток находится в режиме роторного бурения, трение, которое создается между наружной периферийной поверхностью вращающегося промежуточного вала 5 и внутренней периферийной поверхностью неподвижной выпуклой втулки 13, оказывает вращающееся воздействие на выпуклую втулку 13, в результате чего возникает тенденция к возвратно-поступательному движению поршневого цилиндра 16 через посредство колеблющейся опоры 14 и соединительного рычага. Однако поршневой цилиндр 16 упирается в отогнутую часть 49 стопорного стержня 48, вследствие чего при ходе поршневого цилиндра 16 предотвращается достижение самого заднего положения. Этим гарантируется, что поршневой цилиндр 16 остановится в этом положении, не вызывая самопроизвольных ударов молотка. Даже если при нахождении бурового инструмента 1 в режиме роторного бурения поршневой цилиндр 16 расположится перед отогнутой частью 49, цилиндр 16 всегда будет упираться в отогнутую часть 49, эффективно предотвращая работу в режиме ударного бурения.
Как описывалось выше, согласно третьему варианту осуществления переключающая пластина 27 содержит встроенный стопорный стержень 48, расположенный в области перемещения поршневого цилиндра 16 (в этом случае в пределах хода совершающего возвратно-поступательное движение цилиндра), предназначенный для ограничения перемещения поршневого цилиндра только в режиме роторного бурения. Тем самым эффективно предотвращается режим ударного бурения, вследствие чего повышается надежность бурильного молотка. В частности, в третьем варианте осуществления достигается более высокая надежность по сравнению с первым и вторым вариантами осуществления, поскольку конструкция третьего варианта осуществления оказывает непосредственное влияние на остановку и перемещение поршневого цилиндра 16.
Следует отметить, что ограничивающим перемещение элементом может быть компонент, иной по сравнению с описанным и показанным в рассмотренном выше варианте осуществления. Альтернативные конструкции будут удовлетворять требованиям в такой мере, в какой такие альтернативные конструкции могут ограничивать перемещение поршневого цилиндра назад. Например, как показано на фигуре 13, стопорный стержень 48 из рассмотренного выше варианта осуществления может быть заменен стопорным стержнем 50, имеющим многократные изгибы в задней части, или стопорный стержень 48 может быть заменен другими конструкциями, в том числе простым прямолинейным стержнем. Кроме того, конструкция, предназначенная для поджатия переключающей пластины 27, не ограничена упомянутой выше, в которой переключающая пластина 27 поджата цилиндрической винтовой пружиной 24, установленной на промежуточном валу 5. В качестве альтернативы, как показано на фигуре 13, первый штифт 51 и второй штифт 52, оба выступающие вперед, могут быть размещены на внутреннем корпусе 4 вместе со втулкой 53 на передней пластине 28, установленной на первом направляющем штифте 51. Кроме того, второй направляющий штифт 52 проходит сквозь заднюю пластину 29, при этом на втором направляющем штифте 52 установлена цилиндрическая винтовая пружина 54 для поджатия назад переключающей пластины 27.
Первый и второй варианты осуществления, а также и третий вариант осуществления применимы не только к бурильному молотку, в котором использована колеблющаяся опора в качестве механизма для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение, но также и к буровому инструменту, включающему кривошипно-шатунный механизм, в котором поршневой элемент и эксцентриковый шип коленчатого вала, расположенные в задней части держателя инструмента, соединены под прямым углом посредством шатуна. Например, если для выбора рабочего режима на переключающем элементе предусмотрен стопорный элемент, так что стопорный элемент может располагаться в пределах перемещения шатуна в случае, когда буровой инструмент находится в режиме роторного бурения, то стопорный элемент будет оказывать воздействие на возвратно-поступательное движение поршневого элемента, тем самым предотвращая самопроизвольно возникающие удары молотка.
Таким образом, должно быть видно, что настоящим изобретением эффективно решаются задачи, изложенные выше, наряду с теми, решение которых стало очевидным из предшествующего описания. Поскольку элементы могут быть модифицированы, изменены и заменены другими без отступления от объема и сущности существенных характеристик настоящего изобретения, то должно быть понятно, что рассмотренные выше варианты осуществления являются только иллюстративными и не создающими ограничений в любом смысле. Объем или сущность настоящего изобретения ограничен только понятиями приложенной формулы изобретения.
Имеется описанное изобретение, которое заявляется как новое и желательное для защиты патентом на изобретение.
Реферат
Использование: инструмент с электрическим приводом, в частности бурильный молоток. Обеспечивает возможность выбора режима роторного бурения и ударно-роторного бурения, а также предотвращает самопроизвольные удары молотка. Молоток содержит буровое долото, кожух, поршневой элемент, расположенный позади бурового долота, для осуществления возвратно-поступательное движения, двигатель, способный вращаться, промежуточный вал, способный вращаться при передаче к нему вращения от двигателя, вращающийся механизм для передачи вращения от двигателя для вращения бурового долота. Преобразующий механизм преобразует вращение промежуточного вала в возвратно-поступательные движения поршневого элемента. Ударный механизм включает боек, входящий в соединение с поршневым элементом для передачи от бойка рабочих ходов молотка к буровому долоту. Переключающий элемент для избирательного предотвращения передачи вращения от двигателя к преобразующему механизму приводится в действие с наружной стороны кожуха для выбора одного из, по меньшей мере, двух рабочих режимов, режима роторного бурения, в котором к буровому долоту передается только вращение от двигателя, и режима ударно-роторного бурения, в котором к буровому долоту передаются вращение от двигателя и рабочие ходы молотка. Стопорный механизм препятствует возвратно-поступательному движению поршневого элемента только в режиме роторного бурения. 18 з.п. ф-лы, 13 ил.
