RU2135345C1

RU2135345C1 - Electromagnetic impact-action machine

Info

Publication number: RU2135345C1
Application number: RU98108185A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Тимошенко; С.Н. Кучанов
Original assignee: Тимошенко Евгений Михайлович; Кучанов Сергей Николаевич
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: hand-operated electric tools. SUBSTANCE: impact-action machine includes stator shaped as coil with magnetic core positioned on guide bushing with striker. Tool and striker stroke limiting assembly are mounted on ends of bushing for axial displacement relative to each other. Striker return device is installed there too. Striker return device may be manufactured as flexible member with its rigidly adjustment mechanism in the form of auxiliary electromagnetic coil with current regulator. EFFECT: enlarged range of impact characteristics. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромагнитным машинам ударного действия и может быть использовано в электромашиностроении при производстве ручного электроинструмента. The invention relates to electromagnetic shock machines and can be used in electrical engineering in the manufacture of hand-held power tools.

В настоящее время в строительстве нашли широкое применение электромагнитные машины ударного действия, способные решать различные производственные задачи. Наиболее перспективными для этого являются универсальные машины с максимально широким диапазоном ударных характеристик, включающим:
- режим с высокой энергией единичных ударов и высокой частотой их следования;
- режим с высокой энергией единичных ударов и низкой частотой их следования;
- режим с низкой энергией единичных ударов и высокой частотой их следования;
- режим с низкой энергией единичных ударов и низкой частотой их следования.Currently, electromagnetic shock machines capable of solving various production problems are widely used in construction. The most promising for this are universal machines with the widest possible range of impact characteristics, including:
- regime with high energy of single strokes and a high frequency of their repetition;
- regime with high energy of single strokes and low frequency of their repetition;
- mode with low energy of single strokes and a high frequency of their repetition;
- mode with low energy of single strokes and low frequency of their repetition.

Известна электромагнитная машина ударного действия, содержащая корпус, размещенный в корпусе якорь, привод якоря в виде электромагнита, рабочий инструмент и упругие элементы, связывающие хвостовик якоря с корпусом (см. авторское свидетельство N 1829258, Кл. B 25 D 13/00, 1992 г.). Known electromagnetic percussion machine, comprising a housing, an anchor placed in the housing, an anchor drive in the form of an electromagnet, a working tool and elastic elements connecting the anchor shank with the housing (see copyright certificate N 1829258, CL. B 25 D 13/00, 1992 .).

Недостатком этой машины являются ограниченные функциональные возможности при работе в режиме с высокой энергией единичных ударов и низкой частотой их следования и с низкой энергией единичных ударов и высокой частотой их следования. Это связано с отсутствием возможности регулирования энергии и частоты удара. Энергия и частота удара в такой машине определяются энергией и частотой электрических импульсов, подаваемых в катушку электромагнита. Устройство машины допускает единственную возможность регулирования энергии удара - изменение величины напряжения питающей сети. При регулировании энергии удара за счет изменения напряжения питающей сети ограничивается возможность регулирования энергии ударов в области низких энергий из-за невозможности обеспечить устойчивые колебания тяжелого якоря с малой скоростью при его относительно протяженном рабочем ходе. The disadvantage of this machine is its limited functionality when operating in the mode with high energy of single strokes and low frequency of their repetition and with low energy of single strokes and high frequency of their repetition. This is due to the lack of the ability to regulate energy and impact frequency. The energy and frequency of the shock in such a machine is determined by the energy and frequency of the electrical pulses supplied to the coil of the electromagnet. The device of the machine allows the only way to regulate the impact energy - a change in the voltage of the supply network. When regulating the impact energy due to a change in the voltage of the supply network, the possibility of regulating the impact energy in the low-energy region is limited due to the inability to provide stable oscillations of the heavy armature at a low speed during its relatively extended working course.

Известна электромагнитная машина ударного действия (Патент РФ N 2087299, Кл. B 25 D 13/00), включающая статор, в виде катушки с магнитопроводом, расположенный на направляющей втулке с бойком, на концах которой установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга ударный инструмент, и узел ограничения хода бойка, а также устройства управления и возврата бойка. Known electromagnetic percussion machine (RF Patent N 2087299, CL. B 25 D 13/00), including a stator, in the form of a coil with a magnetic circuit, located on a guide sleeve with a striker, at the ends of which are installed with the possibility of axial movement relative to each other percussion instrument , and the striking stroke limiting unit, as well as the control and return device of the striker.

Недостатком такой электромагнитной машины является невозможность одновременно независимо регулировать энергию удара и частоту следования ударов, т. к. повышение частоты ударов за счет уменьшения рабочего хода автоматически сопровождается понижением кинетической энергии, накопленной бойком на сокращенной длине рабочего хода. The disadvantage of such an electromagnetic machine is the inability to simultaneously independently control the impact energy and the shock repetition rate, since an increase in the frequency of impacts due to a decrease in the stroke is automatically accompanied by a decrease in the kinetic energy accumulated by the striker on the shortened stroke length.

По этой же причине невозможно получить высокую энергию единичного удара за счет увеличения величины рабочего хода бойка с одновременным увеличением частоты их следования. For the same reason, it is impossible to obtain high energy of a single impact due to an increase in the working stroke of the striker with a simultaneous increase in their repetition rate.

Кроме того, для изменения диапазона ударных характеристик известное устройство предполагает изменение массы бойка, позволяющее изменять частоту собственных колебаний системы, что требует разборки всего устройства и неприемлемо в реальных условиях эксплуатации. In addition, to change the range of impact characteristics of the known device involves changing the mass of the striker, which allows you to change the frequency of the natural oscillations of the system, which requires disassembling the entire device and is unacceptable in real operating conditions.

Задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в исключении указанных недостатков. The problem to be solved in the present invention is to eliminate these drawbacks.

Поставленная задача в электромагнитной машине ударного действия, включающей статор в виде катушки с магнитопроводом, расположенный на направляющей втулке с бойком, на концах которой установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга инструмент и узел ограничения хода бойка, а также устройство возврата бойка, достигается тем, что устройство возврата бойка выполнено с возможностью регулирования скорости возврата бойка. Регулирование скорости возврата бойка позволяет, не изменяя величины рабочего хода бойка, изменить собственную частоту колебаний системы, а значит позволяет расширить диапазон регулирования ударных характеристик. При этом обеспечивается возможность независимого регулирования энергии одиночного удара и частоты следования ударов. The task in an electromagnetic percussion machine, including a stator in the form of a coil with a magnetic circuit, located on the guide sleeve with the striker, at the ends of which are installed with the possibility of axial movement relative to each other the tool and the striker stroke restriction unit, as well as the striker return device, are achieved by that the striker return device is configured to control the striker return speed. Regulation of the speed of return of the striker allows, without changing the magnitude of the stroke of the striker, to change the natural frequency of the system, which means it allows you to expand the range of regulation of shock characteristics. At the same time, it is possible to independently control the energy of a single shock and the frequency of the shock.

Целесообразно устройство возврата бойка выполнить в виде упругого элемента, соединенного с бойком и снабженного механизмом регулирования жесткости упругого элемента. Такое выполнение устройства возврата обеспечивает простоту и надежность его конструкции при работе электромагнитной ударной машины с энергиями единичного удара до 2 - 2,5 Дж. It is advisable to return the striker device in the form of an elastic element connected to the striker and equipped with a mechanism for controlling the stiffness of the elastic element. This embodiment of the return device provides the simplicity and reliability of its design when operating an electromagnetic impact machine with energies of a single impact of up to 2 - 2.5 J.

Выгодно устройство возврата бойка выполнить в виде дополнительной катушки с регулятором тока, установленной на направляющей втулке со стороны узла ограничения хода бойка, что позволяет исключить упругий элемент как наиболее перегруженный (а значит и малонадежный) в режиме работы электромагнитной ударной машины с высокой энергией единичного удара (более 2,5 Дж) и высокой частотой следования ударов (более 2000 уд/мин). It is advantageous to perform the striker return device in the form of an additional coil with a current regulator mounted on the guide sleeve from the side of the striker stroke limiting unit, which eliminates the elastic element as the most overloaded (and therefore unreliable) in the operation mode of an electromagnetic impact machine with a high energy of a single impact ( more than 2.5 J) and a high repetition rate of impacts (more than 2000 beats / min).

Регулирование рабочего хода бойка при помощи взаимного перемещения инструмента и устройства ограничения хода бойка позволяет обеспечить максимальный рабочий ход бойка для набора предельной энергии одиночного удара. При этом возможно независимо увеличить скорость возврата бойка в исходное состояние, что обеспечивается механизмом возврата бойка. Аналогичным образом можно настроить работу электромагнитной машины с минимальным рабочим ходом и минимальной скоростью возврата бойка, с максимальным рабочим ходом и минимальной скоростью возврата бойка, с минимальным рабочим ходом и максимальной скоростью возврата бойка. По сравнению с прототипом это позволяет обеспечить возможность работы электромагнитной машины в режимах:
- повышенной энергии одиночного удара и повышенной частоты следования ударов;
- пониженной энергии одиночного удара и пониженной частоте ударов;
- пониженной энергии одиночного удара и повышенной частоте ударов;
- повышенной энергии одиночного удара и пониженной частоты следования ударов.The adjustment of the working stroke of the striker by means of mutual movement of the tool and the striking device limits the striker to ensure the maximum stroke of the striker to set the maximum energy of a single strike. In this case, it is possible to independently increase the rate of return of the striker to its original state, which is provided by the mechanism of the return of the striker. Similarly, you can configure the operation of an electromagnetic machine with a minimum stroke and a minimum speed of return of the striker, with a maximum stroke and a minimum speed of return of the striker, with a minimum stroke and a maximum speed of return of the striker. Compared with the prototype, this allows you to provide the possibility of the electromagnetic machine in the modes:
- increased energy of a single impact and an increased frequency of succession of impacts;
- reduced energy of a single impact and a reduced frequency of impacts;
- reduced energy of a single impact and an increased frequency of impacts;
- increased energy of a single strike and a reduced frequency of repetition of strokes.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет создать универсальную электромагнитную машину ударного действия с широкими функциональными возможностями, за счет расширения диапазона стабильных режимов работы машины, что не имеет аналогов в технике создания электромагнитных машин ударного действия, а значит соответствует критерию "изобретательский уровень". Thus, the claimed device allows you to create a universal electromagnetic shock machine with wide functionality, by expanding the range of stable modes of operation of the machine, which has no analogues in the technique of creating electromagnetic shock machines, and therefore meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлен вариант реализации заявляемого устройства с механизмом возврата бойка на базе регулируемого упругого элемента, включающий: статор, содержащий катушку 1, размещенную на направляющей втулке 2 и окруженную магнитопроводом 3, подвижную буксу инструмента 4 с размещенным в ней инструментом 5 и стопором 6, боек 7, механизм возврата, содержащий упругий элемент 8 и подвижную втулку 9, устройство ограничения рабочего хода бойка, содержащее буфер 10, пружину буфера 11, корпус буфера 12 и крышку 13. In FIG. 1 shows an embodiment of the inventive device with a striker return mechanism based on an adjustable elastic element, including: a stator containing a coil 1 placed on a guide sleeve 2 and surrounded by a magnetic core 3, a movable axle box of a tool 4 with a tool 5 and a stopper 6 in it, the striker 7 , a return mechanism comprising an elastic element 8 and a movable sleeve 9, a striking stroke limiting device comprising a buffer 10, a buffer spring 11, a buffer body 12 and a cover 13.

На фиг. 2 представлен вариант реализации заявляемого устройства с механизмом возврата бойка на базе дополнительной электромагнитной катушки 14 с магнитопроводом 15 и регулятором тока 16. In FIG. 2 shows an embodiment of the inventive device with a striker return mechanism based on an additional electromagnetic coil 14 with a magnetic core 15 and a current regulator 16.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. При подаче импульса тока на катушку 1 возникает тяговое усилие электромагнитного поля и боек движется в направлении инструмента, набирая кинетическую энергию. После соударения бойка 7 с инструментом 5 кинетическая энергия, набранная бойком 7, передается в виде ударного импульса инструменту 5. К этому моменту прекращается подача напряжения на катушку 1, исчезает тяговое усилие электромагнитного поля и боек 7 под действием тягового усилия упругого элемента 8 возвращается в исходное положение. The device (Fig. 1) works as follows. When a current pulse is applied to coil 1, a pulling force of the electromagnetic field arises and the striker moves in the direction of the tool, gaining kinetic energy. After the impact of the striker 7 with the tool 5, the kinetic energy gained by the striker 7 is transmitted in the form of a shock pulse to the tool 5. At this point, the voltage supply to the coil 1 is stopped, the traction force of the electromagnetic field and the strikers 7 disappear under the action of the traction force of the elastic element 8 is returned to the original position.

Работа устройства, представленного на фиг. 2, аналогична описанному выше, за исключением работы устройства возврата бойка, которое обеспечивает тяговое усилие возврата за счет электромагнитного поля дополнительной катушки 14, при подаче на нее импульса тока от регулятора 16. The operation of the device of FIG. 2 is similar to that described above, with the exception of the operation of the striker return device, which provides the pulling force of the return due to the electromagnetic field of the additional coil 14, when a current pulse is supplied to it from the regulator 16.

Для перевода устройства в режиме работы с максимальной энергией и пониженной частотой удара производят следующие регулировки. Подвижная букса инструмента 4 переводится в крайнее левое положение и фиксируется там стопором 6, что обеспечивает максимальный рабочий ход бойка. Подвижная втулка ограничительного устройства 9 с помощью вращения корпуса буфера 12 переводится в крайнее левое положение, что обеспечивает минимальное положение упругого элемента 8 и таким образом уменьшается жесткость упругого элемента. To transfer the device in the mode of operation with maximum energy and a reduced shock frequency, the following adjustments are made. The movable axle box of the tool 4 is moved to the leftmost position and fixed there by the stopper 6, which ensures the maximum working stroke of the striker. The movable sleeve of the restriction device 9 is rotated to the extreme left position by rotation of the buffer housing 12, which ensures the minimum position of the elastic element 8 and thus reduces the stiffness of the elastic element.

Для перевода устройства в режим работы при пониженных энергиях и повышенной частоте ударов выполняются следующие регулировки. Букса инструмента 4 переводится в крайнее правое положение и фиксируется там стопором 6, что обеспечивает минимальный рабочий ход бойка 7. Подвижная втулка 9 переводится при помощи вращения корпуса буфера 12 в крайнее правое положение, обеспечивая тем самым максимальное поджатие упругого элемента 8. To put the device into operation at reduced energies and increased shock frequency, the following adjustments are made. The axle box of the tool 4 is transferred to the extreme right position and fixed there by the stopper 6, which ensures the minimum working stroke of the striker 7. The movable sleeve 9 is translated by rotating the buffer body 12 to the extreme right position, thereby ensuring maximum compression of the elastic element 8.

Таким образом заявляемое устройство позволяет создать универсальную электромагнитную машину ударного действия с широкими функциональными возможностями за счет расширения диапазона стабильных режимов работы машины. Thus, the inventive device allows you to create a universal electromagnetic shock machine with wide functionality by expanding the range of stable modes of operation of the machine.

Claims

1. An electromagnetic percussion machine, including a stator in the form of a coil with a magnetic circuit, located on the guide sleeve with the striker, at the ends of which are installed with the possibility of axial movement relative to each other the tool and the striker stroke restriction unit, and the striker return device, characterized in that the striker return device is configured to control the striker return speed.

2. The device according to claim 1, characterized in that the striker return device is made in the form of an elastic element connected to the striker and provided with a mechanism for controlling the stiffness of the elastic element.

3. The device according to claim 1, characterized in that the striker return device is made in the form of an additional coil with a current regulator mounted on the guide sleeve from the side of the striker stroke restriction assembly.