Вибрационный гайковерт

 

Изобретение относится к ручным переносным инструментам с силовым приводом и предназначено для соединения и разъединения резьбовых соединений. Вибрационный гайковерт содержит корпус с рукояткой управления, размещенный в нем привод с выходным валом, связанный с ним возбудитель поворотных колебаний. Возбудитель поворотных колебаний выполнен в виде двух маховиков, связанных между собой механизмом переменной скорости вращения и планетарным редуктором, водило которого непосредственно соединено со шпинделем гайковерта, имеющим головку под ключ на конце. При этом маховик поворотных колебаний, размещенный со стороны планетарного редуктора, снабжен тормозным устройством. В результате повышается надежность работы гайковерта за счет возможности регулировки амплитуды вибрационного момента. 1 ил.

Изобретение относится к ручным переносным инструментам с силовым приводом и предназначено для соединения, разъединения резьбовых соединений и может быть использовано для механизации монтажных работ в различных областях промышленности.

Известен электрический вибрационный гайковерт по авт. св. 795927, М.кл.³ В 25 В 21/00, 1978 г., содержащий корпус с рукояткой, размещенные в нем привод с выходным валом, соединенный с последним планетарный редуктор, включающий центральные зубчатые колеса с наружными и внутренними зубьями и водило с сателлитами, упругодемпфирующую муфту, связанный через последнюю с центральным зубчатым колесом с внутренними зубьями приводной вал, закрепленное на конце последнего зубчатое колесо, возбудитель поворотных колебаний, включающий гильзу, размещенные в ней дебалансные валы с зубчатыми колесами для взаимодействия с зубчатым колесом, закрепленным на приводном валу, и смонтированный на гильзе шпиндель с головкой под ключ на конце.

Электрический вибрационный гайковерт по авт. св. 967791, М.кл.³ В 25 В 21/00, 1980 г. дополнительно снабжен по сравнению с гайковертом по авт. св. 795927 обгонной одинарной муфтой двухстороннего действия, обойма которой жестко закреплена на выходном валу ротора привода, поводковая вилка жестко связана с водилом редуктора, а ступица звездочки установлена с возможностью вращения относительно выходного вала ротора и связана через спиральную пружину с поводковой вилкой.

Известные гайковерты имеют большие вес и габариты, а кинематическая схема не позволяет получить того минимального знакопостоянного крутящего момента, при котором осуществляется затяжка резьбового соединения.

Известен вибрационный гайковерт по авт.св. 1771943, МПК⁶ В 25 В 21/00, 1990 г. Гайковерт содержит корпус с рукояткой, размещенные в нем привод с выходным валом и возбудитель поворотных колебаний. В корпусе возбудителя поворотных колебаний установлены дебалансные валы, редуктор и шпиндель с головкой под ключ на конце. Шпиндель жестко связан с корпусом возбудителя поворотных колебаний, а редуктор имеет установленные на соответствующем дебалансном валу зубчатые колеса с наружными зубьями, находящимися в зацеплении с зубчатым колесом с внутренними зубьями, кинематически связанным с выходным валом привода.

Недостатком известного вибрационного гайковерта является то, что его кинематическая схема также не позволяет получить того минимального знакопостоянного крутящего момента на рукоятке управления, при котором осуществляется затяжка резьбового соединения, т.к. возбудитель поворотных колебаний имеет большую поворотную массу (дебалансные валы, тяжелое водило), которая расположена на значительном расстоянии от оси вращения возбудителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту, т.е. прототипом, является вибрационный гайковерт по патенту РФ 2081741, МПК⁶ В 25 В 21/00, 1994 г. Гайковерт содержит корпус с рукояткой управления, размещенные в нем привод с выходным валом, связанным с возбудителем поворотных колебаний, и шпиндель с головкой под ключ на конце. Возбудитель поворотных колебаний выполнен в виде двух маховиков, связанных между собой механизмом переменной скорости вращения и планетарным редуктором. Водило планетарного редуктора непосредственно соединено со шпинделем гайковерта. При свободном навинчивании гайки привод через механизм переменной скорости приводит во вращение водило планетарного редуктора, имеющее по сравнению с маховиком значительно меньшую массу. В момент касания гайкой торца стягиваемого изделия водило останавливается, а маховик набирает обороты, приводя в действие возбудитель поворотных колебаний и осуществляя вибрационную затяжку резьбового соединения.

Конструкция известного вибрационного гайковерта обеспечивает вибрационные колебания возбудителя поворотных колебаний, при которых момент затяжки на шпинделе будет превышать момент откручивания. Однако в известном гайковерте не полностью используется энергетика маховиков вследствие незначительной разницы между амплитудами вибрационных моментов в стороны заворачивания и отворачивания. Кроме того, известный вибрационный гайковерт не позволяет осуществлять подбор наиболее эффективного режима, при котором достигается наибольшее уменьшение трения в резьбе.

Заявляемое изобретение направлено на повышение надежности работы вибрационного гайковерта за счет возможности регулировки амплитуды вибрационного момента.

Поставленная цель достигается тем, что в вибрационном гайковерте, содержащем корпус с рукояткой управления, размещенный в нем привод с выходным валом, связанный с ним возбудитель поворотных колебаний, выполненный в виде двух маховиков, связанных между собой механизмом переменной скорости вращения и планетарным редуктором, водило которого непосредственно соединено со шпинделем гайковерта, имеющем на конце головку под ключ, согласно предлагаемому изобретению маховик возбудителя поворотных колебаний, размещенный со стороны планетарного редуктора, снабжен тормозным устройством.

Отличие заявляемого вибрационного гайковерта от прототипа, выявленное в результате сопоставительного анализа и заключающееся в наличии детали, новой по сравнению с прототипом, и в ее расположении, не было обнаружено при изучении уровня техники, известного в данной области техники. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна", а отличительные признаки обеспечивают ему соответствие критерию "изобретательский уровень".

Использование в заявляемом вибрационном гайковерте тормозного устройства позволит осуществлять дополнительное торможение маховика возбудителя поворотных колебаний, размещенного со стороны планетарного редуктора, при этом тормозное устройство может быть с регулируемым или постоянным усилием торможения. В результате этого амплитуда поворота водила-шпинделя в сторону отворачивания гайки уменьшается, а в сторону заворачивания - увеличивается, т. е. разность между ними возрастает и суммарный вибрационный момент будет направлен в сторону заворачивания. Возможность регулировки величины амплитуды колебаний позволит подобрать наиболее эффективный режим работы, при котором достигается наибольшее уменьшение трения в резьбе. Все это повысит надежность работы вибрационного гайковерта.

Конкретное выполнение вибрационного гайковерта рассмотрим на примере, который, однако, не ограничивает всех вариантов его исполнения.

На чертеже представлена принципиальная схема вибрационного гайковерта, снабженного тормозным устройством с регулируемым усилием торможения.

Вибрационный гайковерт содержит корпус 1 с рукояткой 2 управления. В корпусе 1 смонтированы привод 3 и связанный с его выходным валом 4 возбудитель поворотных колебаний. Возбудитель поворотных колебаний выполнен в виде двух маховиков 5 и 6, связанных между собой механизмом 7 переменной скорости вращения и планетарным редуктором 8. Маховик 5 жестко установлен на выходном валу 4 привода 3, соединенном также с механизмом 7 переменной скорости вращения, вал 9 которого связан с центральной (солнечной) шестерней 10 планетарного редуктора 8. Другая центральная шестерня (эпицикл) 11 планетарного редуктора 8 жестко соединена со вторым маховиком 6 возбудителя поворотных колебаний. Центральные шестерни 10 и 11 связаны между собой сателлитами 12, установленными на осях 13, жестко закрепленных на водиле 14. Корпус 1 со стороны маховика 6 возбудителя поворотных колебаний снабжен тормозным устройством, которое выполнено в виде приваренного к корпусу 1 стакана 15. Внутри стакана 15 установлена тормозная колодка 16 любой геометрической формы, прижимаемая пружиной 17 к маховику 6. Величина усилия прижатия колодки 16 регулируется резьбовой пробкой 18. На конце водила 14 выполнен квадрат 19 для установки сменных головок (не показаны) под ключ. Таким образом водило одновременно является шпинделем гайковерта.

Механизм 7 переменной скорости вращения и тормозное устройство могут иметь много различных исполнений. Так, например, механизм переменной скорости вращения может быть выполнен из шестерен некруглого профиля (см. Крайнев А. Ф. Детали машин. Словарь-справочник. - М.: Машиностроение, 1992, с. 172-173; Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987, с. 237-238) или в виде кулисного механизма (см. Крайнев А. Ф. Словарь-справочник по механизмам. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. с. 192-194). Тормозное устройство может быть выполнено, например, с применением электромагнитных муфт (см. Каталог. Унифицированные узлы и комплектующие изделия металлорежущих станков отраслевого применения. - М.: ВНИИТЭМР. 1988. с. 28-34), сжатого воздуха, т.е. с турбинкой на маховике (см. Обзор Высокоскоростные шлифовальные шпиндели. - М. : ЦИНГИ машиностроения. 1960, с. 52-56); постоянных магнитов, гидродинамических муфт и т.п.

Вибрационный гайковерт работает следующим образом.

Завинчиванием резьбовой пробки 18 тормозного устройства устанавливают необходимую величину усилия прижатия тормозной колодки 16 к маховику 6, которая поддерживается в течение всего процесса соединения или разъединения резьбовых соединений.

Сменную рабочую головку (не показана) устанавливают на гайку (болт) резьбового соединения. После нажатия пускового устройства (не показано) включается привод 3, передающий вращение через выходной вал 4 маховику 5 и на выходной вал 9 механизма 7 переменной скорости вращения. Выходной вал 9 последнего передает вращение центральной солнечной шестерне 10 редуктора 8, которая, в свою очередь, через сателлиты 12 приводит во вращение другую центральную шестерню (эпицикл) 11 редуктора 8 и маховик 6.

В начальный момент времени, когда сопротивление при навинчивании гайки резьбового соединения мало, вращение от шестерни 10 передается на сателлиты 12, которые при обкатке шестерни приводят во вращение водило 14, имеющее по сравнению с маховиком 6 значительно меньшую массу. При этом маховик 6 также начинает постепенно раскручиваться, набирая скорость, а рабочая головка под ключ, установленная на квадрате 19, получает вращение вместе с водилом 14. Таким образом происходит свободное навинчивание гайки резьбового соединения.

В момент соприкосновения гайки резьбового соединения торца стягиваемого изделия резко возрастает сопротивление вращению водила-шпинделя 14, в результате чего его вращение замедляется, а маховик 6 под действием крутящего знакопостоянного момента привода 3 начинает быстро набирать обороты, приводя в действие возбудитель поворотных колебаний и осуществляя вибрационную затяжку резьбового соединения. Таким образом, водило-шпиндель 14 будет нагружен усилием, складывающимся из направленного в сторону затяжки знакопостоянного момента, передаваемого от привода 3, и вибрационного момента возбудителя поворотных колебаний.

В процессе свободного навинчивания гайки и в процессе затяжки резьбового соединения выходной вал 9 механизма 7 переменной скорости за каждый оборот имеет переменную скорость, т.е. его вращение то ускоряется, то замедляется.

При уменьшении скорости вращения выходного вала 9 механизма 7 переменной скорости в процессе вибрационной затяжки происходит торможение солнечной шестерни 10, а через нее и маховика 6, обладающего накопленной при вращении кинетической энергией. Высвобожденная энергия частично гасится тормозным устройством, и другая ее часть через эпицикл 11 и сателлиты 12 передается на водило-шпиндель 14, который поворачивается в сторону отворачивания гайки на некоторый угол, и на маховик 5, разгоняя его. Одновременно от привода 3 на разгон маховика 5 передается знакопостоянный момент.

При увеличении скорости вращения выходного вала 9 механизма 7 переменой скорости в процессе вибрационной затяжки происходит ускорение вращения солнечной шестерни 10, которая через сателлиты 12 поворачивает водило-шпиндель 14 в противоположную сторону, т.е. в сторону заворачивания гайки, и одновременно разгоняет маховик 6. Тормозная колодка 16 удерживает маховик 6 от разгона. За счет дополнительной энергии, которую маховик 5 получает от маховика 6 при уменьшении скорости вращения выходного вала 9 механизма 7, в период заворачивания гайки поворот водила-шпинделя 14 будет производиться на угол больший, чем при отворачивании. В результате этого с каждым оборотом выходного вала 9 механизма 7 переменной скорости вращения и будет осуществляться затяжка резьбового соединения.

Регулируя усилие прижима тормозной колодки 16 с помощью резьбовой пробки 18, можно увеличить амплитуду вибрационного момента на шпинделе в сторону заворачивания, тем самым, повысить надежность и эффективность вибрационного гайковерта.

При заранее подобранном усилии тормозного устройства оно может быть нерегулируемым, например при использовании для торможения маховика постоянных магнитов.

Формула изобретения

Вибрационный гайковерт, содержащий корпус с рукояткой управления, размещенный в нем привод с выходным валом, связанный с ним возбудитель поворотных колебаний, выполненный в виде двух маховиков, связанных между собой механизмом переменной скорости вращения и планетарным редуктором, водило которого непосредственно соединено со шпинделем гайковерта, имеющим головку под ключ на конце, отличающийся тем, что маховик возбудителя поворотных колебаний, размещенный со стороны планетарного редуктора, снабжен тормозным устройством.

РИСУНКИ

Рисунок 1