RU2046696C1

RU2046696C1 - Vibration nut runner

Info

Publication number: RU2046696C1
Authority: RU
Inventors: Иван Васильевич Стариков
Original assignee: Иван Васильевич Стариков
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: portable power tools. SUBSTANCE: unbalance shafts installed in links travel radially in housing of turning vibration exciter either towards its center or towards periphery, depending on direction of dynamic torque for turning off or tightening threaded joint. Simultaneously with displacements of shafts, gear wheels and rollers secured on shafts, or links in which gear wheels are installed, execute oscillatory movements square to travel of links with shafts. Threaded joint thus gets tightened. EFFECT: enhanced convenience of operation, increased reliability. 9 dwg

Description

Изобретение относится к ручным переносным инструментам с силовым приводом, предназначенным для соединения, разъединения резьбовых соединений, и может быть использовано для механизации монтажных и механосборочных работ в различных областях промышленности. The invention relates to hand-held portable tools with a power drive, designed to connect, disconnect threaded connections, and can be used for mechanization of installation and mechanical assembly work in various industries.

Известен электрический вибрационный гайковерт, содержащий корпус с рукояткой, размещенные в нем привод, выполненный в виде ротора и статора, возбудитель поворотных колебаний, имеющий корпус, в котором размещены приводной вал, жестко связанный с ним шпиндель с рабочей головкой, упруго демпфирующие муфты и редуктор, выполненный в виде дифференциальной передачи, центральное колесо с наружными зубьями которого закреплено на роторе, а водило и центральное колесо с внутренними зубьями связано посредством упруго демпфирующих муфт соответственно с корпусом и приводным валом возбудителя поворотных колебаний [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является вибрационный гайковерт, содержащий корпус с рукояткой, размещенные в нем привод с выходным валом и возбудитель поворотных колебаний, включающий корпус, установленные в нем дебалансные валы, шпиндель с головкой под ключ на конце, жестко связанный с корпусом возбудителя поворотных колебаний, и редуктор, имеющий установленные на соответствующем дисбалансном валу зубчатые колеса с наружными зубьями и зацепленное с последними зубчатое колесо с внутренними зубьями, кинематически связанное с выходным валом привода [2]
Недостатком известного вибрационного гайковерта является его высокий вес, связанный с большой массой маховика, осуществляющего кинематическую связь зубчатого колеса с внутренними зубьями выходным валом, а также значительный реактивный момент на рукоятке управления, обусловленный необходимостью передачи минимального знакопостоянного крутящего момента с привода гайковерта.Known electric vibration wrench containing a housing with a handle, a drive placed in it, made in the form of a rotor and a stator, a rotary vibration exciter, having a housing in which a drive shaft is placed, a spindle with a working head rigidly connected to it, elastically damping couplings and a gearbox, made in the form of a differential gear, the central wheel with the outer teeth of which is mounted on the rotor, and the carrier and the central wheel with the internal teeth are connected by means of elastically damping couplings permanently to the housing and the drive shaft rotary oscillation exciter [1]
The closest in technical essence and the achieved effect to the invention is a vibration wrench containing a housing with a handle, a drive with an output shaft and a rotary vibration exciter located in it, including a housing, unbalanced shafts installed in it, a spindle with a turnkey head at the end, rigidly connected with a rotary-oscillator exciter housing, and a gear having gears with external teeth mounted on the corresponding unbalanced shaft and a gear with internal gears engaged with the latter E teeth, kinematically connected to the output drive shaft [2]
A disadvantage of the known vibration wrench is its high weight, associated with the large mass of the flywheel, which kinematically couples the gear to the internal teeth of the output shaft, as well as a significant reactive torque on the control handle, due to the need to transmit a minimum of alternating torque from the wrench drive.

Указанный недостаток устраняется тем, что дебалансные валы установлены с возможностью радиального перемещения в корпусе возбудителя поворотных колебаний. This drawback is eliminated by the fact that unbalanced shafts are mounted with the possibility of radial movement in the body of the pathogen of rotational vibrations.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема гайковерта в соответствии с примером 1; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, с положением дебалансных валов при отворачивании гайки; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 то же, с положением дебалансных валов при отворачивании гайки; на фиг. 6 схема угловых перемещений гайки (болта) при затяжке резьбового соединения; на фиг. 7 кинематическая схема гайковерта в соответствии с примером 2; на фиг. 8 разрез В-В на фг. 7; на фиг. 9 то же, с положением дебалансных валов при отворачивании гайки. In FIG. 1 is a kinematic diagram of a wrench in accordance with Example 1; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 the same with the position of the unbalanced shafts when loosening the nut; in FIG. 4 a section BB in FIG. 1; in FIG. 5 the same with the position of the unbalanced shafts when loosening the nut; in FIG. 6 diagram of the angular movements of the nut (bolt) when tightening the threaded connection; in FIG. 7 kinematic diagram of a wrench in accordance with example 2; in FIG. 8 section BB in fg. 7; in FIG. 9 the same with the position of the unbalanced shafts when loosening the nut.

П р и м е р 1. Вибрационный гайковерт содержит корпус 1 с рукояткой 2, в котором размещены привод 3 с выходным валом 4 и возбудитель поворотных колебаний. Возбудитель поворотных колебаний выполнен в виде корпуса 5, установленного на подшипниках, в котором размещены дебалансные валы 6, шпиндель 7 с рабочей головкой 8 под ключ на конце и редуктор. Редуктор снабжен зубчатым колесом 9 с внутренними зубьями, находящимся в зацеплении с зубчатыми колесами 10 с наружными зубьями. Каждое зубчатое колесо 10 с наружными зубьями установлено на соответствующем дебалансном валу 6, а зубчатое колесо 9 с внутренними зубьями кинематически связано с выходным валом 4 привода 3. На каждом валу 6 на верхнем и нижнем его концах закреплены соответственно ролики 11 и 12. Ролики 11 имеют возможность поворота относительно зубчатых колес 10 с наружными зубьями. Оси дабалансных валов 6 смещены относительно осей вращения зубчатых колес 10, роликов 11 и 12. Ролики 11 заперты в замке, образованном кольцами 13 и 14, а ролики 12 в замке, образованном кольцами 15 и 16. Кольцо 13 соединено с зубчатым колесом 9 с внутренними зубьями (выполнено за одно целое с ним). Дебалансные валы 6 установлены на подшипниках в кулисах 17, которые имеют возможность радиального перемещения в корпусе 5 возбудителя поворотных колебаний. PRI me R 1. Vibration wrench contains a housing 1 with a handle 2, which houses the drive 3 with the output shaft 4 and the causative agent of rotational vibrations. The causative agent of rotational vibrations is made in the form of a housing 5 mounted on bearings, in which unbalanced shafts 6, a spindle 7 with a turnkey working head 8 at the end, and a gearbox are placed. The gearbox is equipped with a gear wheel 9 with internal teeth, which is meshed with gears 10 with external teeth. Each gear wheel 10 with external teeth is mounted on a corresponding unbalanced shaft 6, and the gear wheel 9 with internal teeth is kinematically connected with the output shaft 4 of the drive 3. On each shaft 6 at its upper and lower ends are fixed rollers 11 and 12. The rollers 11 have the possibility of rotation relative to the gears 10 with external teeth. The axes of the unbalanced shafts 6 are offset relative to the rotation axes of the gears 10, rollers 11 and 12. The rollers 11 are locked in the lock formed by the rings 13 and 14, and the rollers 12 in the lock formed by the rings 15 and 16. The ring 13 is connected to the internal gear 9 teeth (made in one piece with it). Unbalanced shafts 6 are mounted on bearings in the wings 17, which have the ability to radially move in the housing 5 of the pathogen of rotary vibrations.

Шпиндель 7 с рабочей головкой 8 под ключ на конце жестко соединен с корпусом 5 возбудителя поворотных колебаний. The spindle 7 with a turnkey working head 8 at the end is rigidly connected to the housing 5 of the rotational exciter.

Вибрационный гайковерт работает следующим образом. Vibration wrench works as follows.

Рабочая головка 8 устанавливается на гайку (болт) резьбового соединения (на чертежах не показаны). Включается привод 3, передающий вращение через выходной вал 4 зубчатому колесу 9 с внутренними зубьями. Поскольку сопротивление трению в резьбовом соединении при свободном навинчивании мало, то зубчатое колесо 9 через зубчатые колеса 10 с наружными зубьями начинает вращать корпус 5 возбудителя поворотных колебаний, который, в свою очередь, приводит во вращение шпиндель 7 с рабочей головкой 8. При этом дебалансные валы 6 не вращаются вокруг своей оси. Таким образом при свободном навинчивании гайки (болта) возбудитель поворотных колебаний не задействован. The working head 8 is installed on the nut (bolt) of the threaded connection (not shown in the drawings). The drive 3 is turned on, transmitting rotation through the output shaft 4 to the gear wheel 9 with internal teeth. Since the friction resistance in the threaded connection with free screwing is small, the gear 9 through the gears 10 with external teeth starts to rotate the housing 5 of the rotational exciter, which, in turn, drives the spindle 7 with the working head 8. In this case, the unbalanced shafts 6 do not rotate around its axis. Thus, when the nut (bolt) is freely screwed on, the rotational vibration exciter is not involved.

В момент касания гайкой торца стягиваемого изделия (на чертеже не показано) резко возрастает сопротивление вращению шпинделя 7 через головку 8 под ключ, при этом под действием крутящего момента привода 3 и накопленной в процессе свободного навинчивания кинетической энергии приводятся во вращение зубчатые колеса 10 с наружными зубьями и дебалансные валы 6. Возбудитель поворотных колебаний вовлекается в работу по закручиванию гайки, при этом гайка (болт) получает угловые перемещения, приведенные на фиг. 6. Ось гайки (болта) проходит через точку пересечения осей Х и Y. Под действием динамического крутящего момента от вращения дебалансных валов 6, направленного в сторону затяжки резьбового соединения, вектор поворота гайки перемещается из точки в точку а₁, т.е. гайка поворачивается на угол α. Под действием динамического крутящего момента, направленного в сторону отвинчивания, вектор из точки а₁ перемещается в точку а₂, т.е. гайка (болт) поворачивается в сторону отворачивания на угол β. Фактически угол заворачивания гайки (болта) составляет: α₃= < α < β. На такой угол гайка поворачивается за один оборот дебалансных валов 6.The moment the nut touches the end of the contracted product (not shown) sharply increases the resistance to rotation of the spindle 7 through the turnkey head 8, while under the influence of the drive torque 3 and the kinetic energy accumulated during free winding, the gears 10 are rotated with external teeth and unbalanced shafts 6. The causative agent of rotational vibrations is involved in the work of tightening the nut, while the nut (bolt) receives the angular displacements shown in FIG. 6. The axis of the nut (bolt) passes through the point of intersection of the X and Y axes. Under the action of the dynamic torque from the rotation of the unbalanced shafts 6, directed towards the tightening of the threaded connection, the rotation vector of the nut moves from point to point a ₁ , i.e. the nut rotates through an angle α. Under the action of a dynamic torque directed towards unscrewing, the vector from point a ₁ moves to point a ₂ , i.e. the nut (bolt) rotates in the direction of rotation by an angle β. In fact, the angle of the nut (bolt) is: α ₃ = <α <β. At such an angle, the nut rotates in one revolution of the unbalanced shafts 6.

За следующий оборот дебалансных валов 6 под действием момента сил, направленного в сторону заворачивания гайки, вектор перемещается из точки а₂ в точку а₃, т.е. гайка (болт) поворачивается на угол α₁, а под действием момента, направленного в сторону отвинчивания, вектор перемещается из точки а₃ в точку а₄, т.е. гайка (болт) повернется в обратном направлении на угол <β₁. Таким образом, при повороте гайки с каждым оборотом дебалансных валов в сторону заворачивания на угол, больший, чем в сторону отвинчивания, и осуществляется затяжка резьбового соединения.For the next revolution of the unbalanced shafts 6 under the action of the moment of forces directed towards the nut, the vector moves from point a ₂ to point a ₃ , i.e. the nut (bolt) rotates through an angle α ₁ , and under the action of the moment directed towards unscrewing, the vector moves from point a ₃ to point a ₄ , i.e. the nut (bolt) will turn in the opposite direction by an angle <β ₁ . Thus, when the nut is turned with each revolution of the unbalanced shafts in the direction of turning by an angle greater than in the direction of unscrewing, the threaded connection is tightened.

Исходя из вышеизложенного, при введении в действие возбудителя поворотных колебаний шпиндель 7 будет нагружен усилием, складывающимся из направленного в сторону затяжки знакопостоянного крутящего момента кинематической цепи, ведущим звеном которой является вал 4 привода 3, и высокочастотного знакопеременного динамического момента от возбудителя поворотных колебаний. Based on the foregoing, when the rotational oscillator is activated, the spindle 7 will be loaded with a force consisting of the directionally tightening torque of the kinematic chain, the drive link of which is the drive shaft 4, and a high-frequency alternating dynamic moment from the rotational vibrator.

При вращении дебалансных валов 6 в момент, когда происходит заворачивание гайки (болта), оси вращения валов 6 совместно с кулисами 17 смещаются в корпусе 5 возбудителя поворотных колебаний к его периферии в сторону увеличения радиуса. В момент, когда происходит отворачивание гайки (болта), оси вращения дебалансных валов 6 в кулисах 17 перемещаются к центральной оси (оси вращения) возбудителя поворотных колебаний, т.е. плечо, на котором действует крутящий момент, уменьшается. Такие движения дебалансных валов 6 (в радиальном направлении) осуществляются за каждый оборот их вокруг своей оси. Одновременно с ним зубчатые колеса 10 с наружными зубьями и ролики 11 и 12 совершают осциллирующие движения, направленные по делительной окружности шестерни 10. Радиус качания шестерен 10 и роликов 11 и 12 определяется кольцами 13, 14, 15 и 16. Изменяя величину перемещения дебалансных валов 6 в радиальном направлении, можно получить любую разность крутящих моментов, при которой будет происходить затяжка резьбового соединения. When the unbalanced shafts 6 rotate at the moment when the nut (bolt) is wrapped, the axis of rotation of the shafts 6 together with the wings 17 are displaced in the housing 5 of the pathogen of rotational vibrations to its periphery in the direction of increasing radius. At the moment when the nut (bolt) is unscrewed, the axis of rotation of the unbalanced shafts 6 in the wings 17 move to the central axis (axis of rotation) of the pathogen of rotational vibrations, i.e. the shoulder on which the torque acts is reduced. Such movements of the unbalanced shafts 6 (in the radial direction) are carried out for each revolution of them around its axis. At the same time, the gears 10 with external teeth and the rollers 11 and 12 make oscillating movements directed along the pitch circle of the gear 10. The swing radius of the gears 10 and the rollers 11 and 12 is determined by the rings 13, 14, 15 and 16. Changing the displacement of the unbalanced shafts 6 in the radial direction, you can get any torque difference at which the tightening of the threaded connection will occur.

П р и м е р 2. Гайковерт имеет конструктивное исполнение в части позиций 1-10, аналогичное примеру 1. Так он содержит корпус 1 с рукояткой 2, в котором установлен привод 3 с выходным валом 4 и возбудитель поворотных колебаний, в корпусе 5 которого размещены дебалансные валы 6, шпиндель 7 с рабочей головкой 8 под ключ на конце и редуктор. Шпиндель 7 с рабочей головкой 8 жестко соединен с корпусом 5 возбудителя поворотных колебаний. Редуктор снабжен зубчатым колесом 9 с внутренними зубьями, находящимися в зацеплении с зубчатыми колесами 10 с наружными зубьями, находящимися в зацеплении с зубчатыми колесами 10 с наружными зубьями. Дебалансные валы 6 обоими концами соосно установлены на подшипниках в кулисах 17, которые имеют возможность радиального перемещения в корпусе 5 возбудителя поворотных колебаний. Зубчатые колеса 10 с наружными зубьями соосно установлены на подшипниках в кулисах 18, которые имеют возможность перемещения в корпусе 5 перпендикулярно перемещению кулис 17. Оси вращения дебалансных валов 6 смещены относительно осей вращения зубчатых колес 10. PRI me R 2. The wrench has a design in terms of positions 1-10, similar to example 1. So it contains a housing 1 with a handle 2, which has a drive 3 with an output shaft 4 and a rotary vibration exciter, in the housing 5 of which unbalanced shafts 6, spindle 7 with a turnkey working head 8 at the end and a gearbox are placed. The spindle 7 with the working head 8 is rigidly connected to the housing 5 of the causative agent of rotational vibrations. The gearbox is equipped with a gear wheel 9 with internal teeth meshed with the gears 10 with the outer teeth meshed with the gears 10 with the outer teeth. Unbalanced shafts 6 at both ends are coaxially mounted on bearings in the wings 17, which have the ability to radially move in the housing 5 of the pathogen of rotary vibrations. Gears 10 with external teeth are coaxially mounted on bearings in the wings 18, which can move in the housing 5 perpendicular to the movement of the wings 17. The axis of rotation of the unbalanced shafts 6 are offset relative to the axis of rotation of the gears 10.

Вибрационный гайковерт вышеизложенного конструктивного исполнения работает аналогично приведенному в примере 1. Вращение от привода 3 через выходной вал 4 передается зубчатому колесу 9, а от него через корпус 5 возбудителя поворотных колебаний шпинделю 7 с рабочей головкой 8, надетой на гайку. Происходит свободное навинчивание гайки. The vibration wrench of the above construction works similarly to that shown in example 1. The rotation from the drive 3 through the output shaft 4 is transmitted to the gear 9, and from it through the housing 5 of the exciter of rotary vibrations, the spindle 7 with the working head 8, worn on the nut. Free screwing of the nut occurs.

В момент касания гайкой торца стягиваемого изделия резко возрастает сопротивление вращению шпинделя 7 через головку 8 под ключ, при этом под действием крутящего момента привода 3 и накопленной в процессе свободного навинчивания кинетической энергии приводятся во вращение зубчатые колеса 10 с наружными зубьями с кулисами 18 и дебалансные валы 6 с кулисами 17. The moment the nut touches the end of the contracted product sharply increases the resistance to rotation of the spindle 7 through the turnkey head 8, while under the influence of the drive torque 3 and the kinetic energy accumulated during free screwing, gears 10 with external teeth with wings 18 and unbalanced shafts are rotated 6 with the wings 17.

При вращении дебалансных валов 6 в момент, когда происходит поворот гайки в сторону ее затяжки, оси вращения валов 6 совместно с кулисами 17 смещаются в корпусе 5 возбудителя поворотных колебаний радиально к его периферии. В момент, когда происходит поворот гайки в сторону отворачивания, дебалансные валы 6 с кулисами 17 смещаются в радиальном направлении к центру корпуса 5. Одновременно с этим движением дебалансных валов 6 с кулисами 17 за каждый оборот валов кулисы 18 совершают осциллирующие движения, перпендикулярные перемещению валов 6 с кулисами 17. Как и в примере 1, происходит затяжка резьбового соединения. When the unbalanced shafts 6 rotate at the moment when the nut rotates in the direction of its tightening, the axis of rotation of the shafts 6 together with the wings 17 are shifted radially to its periphery in the housing 5 of the rotational vibration exciter. At the moment when the nut is turned in the direction of turning, the unbalanced shafts 6 with the wings 17 are shifted in the radial direction to the center of the housing 5. Simultaneously with this movement of the unbalanced shafts 6 with the wings 17, for each revolution of the shafts of the wings 18, they oscillate perpendicular to the movement of the shafts 6 with the wings 17. As in example 1, there is a tightening of the threaded connection.

Claims

A VIBRATION WRENCH, comprising a housing with a handle, a drive with an output shaft and a rotary vibration exciter located in it, including a housing, unbalanced shafts installed in it, a spindle with a turnkey working head at the end, rigidly connected to the rotary vibrator exciter housing, and a gear having gears mounted on a corresponding unbalanced shaft with external teeth and gears with internal teeth meshed with the latter, kinematically connected with the output shaft of the drive, characterized in that then unbalanced shafts are mounted with the possibility of radial movement in the body of the pathogen of rotational vibrations.