Пневмогайковерт

 

Использование: машиностроение, средства автоматизации сборки, трудоемкие ремонтные работы различного рода техники. Сущность изобретения: пневмогайковерт содержит корпус, установленную в нем шпиндельную головку, связанную трубчатым валом с лопастной пневмотурбиной, ствол с граневым отверстием, подвижно установленный в шпиндельной головке, и установленную на корпусе рукоятку с пусковым механизмом и сообщающимися с впускными и выпускными окнами корпуса пневмоканалами. Пневмогайковерт снабжен установленной в стволе сменной кассетой, парами диаметрально противоположных косых зубьев, граничащих торцами через кольцевые проточки с демпфирующими их кольцами с концевыми опорными бортиками. Между зубчатыми парами свободно посажен хомут, выполненный с внутренними косыми прорезями соответственно зубьям этих пар для сцепления с ними при осевых смещениях ствола и наружными диаметрально противоположными долевыми выступами для сцепления с долевыми пропилами, выполненными на внутреннем диаметре указанной головки. Шток запрессован фланцем в торец ствола. Трубчатый вал соединен с передней стаканообразной частью с головкой со стороны ее пропилов и установлен на подшипниках в корпусе, выполненном заодно с эксцентричным цилиндром пневмотурбины, проходящим между подшипниками. Граненый ротор с поворотными сегментными частями закреплен на валу между дисковыми промежуточными стенками. 10 з. п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к средствам автоматизации сборки и представляет собой часть прогрессивного комплексного решения полной автоматизации ручных работ по навертыванию-отвертыванию гаек и болтов в условиях конвейерной сборки машин, приборов, оборудования, однако по своей структуре рассчитан на более трудоемкие ремонтные работы различного рода техники. Известные устройства гайковертов, как, например, взятый за прототип пневмогайковерт рассчитаны на поштучное затягивание гаек и болтов одного размера и тем самым осуществляют частичную автоматизацию сборочного процесса, не охватывая ей подготовительную трудоемкую ручную работу, что с позиции перспективы наращивания производительности является недостатком.

Этот недостаток устраняет предлагаемый одношпиндельный сборочный автомат легкого портативного исполнения, цель которого заключена в поточной автоматизированной подаче гаек и болтов в дульную часть шпиндельной головки со скоростной наверткой при расчетном усилии и моментом отключения пневмодавления, а так же в отвертывании гаек и бортов при тех же условиях с упорядоченным перемещением их в съемные объемы. Для осуществления поставленной цели пневмоприводная система заявленного гайковерта разработана совместно со съемным кассетным механизмом, связанным с составным ротором и разделенными на шпиндельной головке маховыми массами, где сменой кассет и автоматизированным движением в них гаек (болтов) можно одновременно производить работы, заменяя несколько сборщиков.

Другая часть комплексного решения представляет собой автомат наполнения кассет гайками или болтами, данные которого оформляются заявочным материалом. Автомат может работать в режимах навертывания или отвертывания гаек и болтов.

На фиг. 2 в разрезах и вырезах показано устройство головки и ее внутреннего ствола во взаимосвязи с пневмотурбиной и рукоятной со смонтированным внутри клапанным механизмом (направление впуска-выпуска пневмодавления показано стрелками), а на фиг. 2 изображено устройство переднего конца кассеты в разрезе. На фиг. 3 показана форма кассеты с малым размером гаек и болтов. На фиг. 4 в поперечном разрезе показано устройство пневмотурбины, где изображение сделано с тыльной ее стороны в момент подачи давления, а на фиг. 5 в тех же разрезах турбина показана в момент знакопеременного давления. Направления вращения ротора на фиг. 4 и 5 обозначены стрелками.

Устройство пневмогайковерта (фиг.1) представляет взаимосвязь комбинированных, облегчающих изготовление сочленений. Ствол головки, содержащий заполненные гайками кассеты, состоит из приводной части 1 и дульного конца 2, разграниченных резьбовым переходом. Он изготовлен из цилиндрической трубчатой заготовки с шестигранным отверстием. Приводная часть ствола несет на цилиндрической поверхности две пары косых зубьев 3, расположенных диаметрально противоположно на расстоянии их длины, и опорные на краях бортики и 4 и 5, из которых бортик 5 съемный, закрепленный на переходной резьбе со стороны дульной части втулочной контргайкой 6. Между бортиками и торцами зубьев сделаны кольцевые проточки для демпферных колец (кольца на чертежах не показаны), а в промежутке между зубчатых пар установлен хомут 7 с возможностью свободного поворота на поверхности ствола. Хомут выполнен с внутренними косыми прорезями, соответствующими сечениям передних и задних зубьев для одностороннего с ними сцепления, внешними диаметрально противоположными долевыми выступами для продольного перемещения и проушинами 8, расположенными поперечно на серединном расстоянии от выступов для самоустановки хомута между зубчатых пар, а самоустановка осуществлена спиральными возвратными пружинами, размещенными на проходящих сквозь проушины шпильках 9 с обеих их сторон с учетом небольшого захода хомута за задние зубья. С тыльного торца в приводную часть ствола запрессован фланец штока 10, осевое отверстие которого имеет концевую резьбу. Фланец выполнен с торцевым воронкообразным углублением. Дульной частью и штоком ствол установлен в головке подвижно, где стенки ее большего диаметра 11 выполнены с долевыми пазами 12 под наружные выступы хомута и проушины. Передний край головки изнутри цилиндрический, а снаружи граненый для сцепления с маховыми массами. Задний ее край большего диаметра запрессован в стаканообразую часть 13 трубчатого вала, внутри которого размещен шток ствола. В этом соединении концы долевых шпилек пружинного механизма хомута углублены в торцевую стенку стаканообразной части вала и торцевую стенку большего диаметра головки, при этом цилиндрические стенки головки и стакана ствола соединены потайными болтами (фиг. 1).

В такой прочной герметизированной связи механизмам головки обеспечена долговечная надежная смазка. Вал головки установлен на подшипниках в цилиндрическом корпусе, изготовленном из листового материала способом изгиба и обкатки. Именно этим способом в районе рукоятки корпус выполнен эксцентрично и представляет цилиндр пневмотурбины. Поскольку стык стенок корпуса и цилиндра предусмотрен снизу, то в месте стыка цилиндра сделан паз для смазки. По сторонам цилиндра корпус соединен с кольцевыми оправами 14 подшипников, между которыми на проходящем через эксцентриситет участке вала смонтирован механизм пневмотурбины. Дисковые стенки 15 турбины выполнены с отверстиями, размещенными попарно на одинаковом расстоянии от центра вала, а ротор 16 выполнен в виде многогранника с возвышающимися на углах (через угол) опорными выступами. Упомянутые детали прочно соединены с валом и внутренними обоймами подшипников посредством промежуточных фрикционных кольцевых прокладок и стяжного резьбового колпачка 17, при этом дисковые стенки с обеих сторон цилиндра установлены отверстиями соосно для свободного поворота в них сегментных частей 18 ротора (фиг. 4 и 5), выполненных на опорных округленных краях с осевыми выступами (в соединении с ротором сегменты придают ему цилиндрическую форму). В цилиндр пневмотурбины запассована кольцеобразно сменная гибкая лента (гильза) 19, выполненная с загнутыми к периферии кромками на стыке: кромки гильзы углублены в паз цилиндра, а края в дисковые стенки (такая конструкция сохраняет герметизацию объемов при возникновении зазоров в подшипниках. Маховик пневмогайковерта разделен на несколько кольцевых секций разной массы, где каждая изготовлена изнутри с граненой втулкой 20 и внешней цилиндрической оболочкой, обрамляющих свинцовую середину 21. От внешних прикосновений маховик огражден кожухом 22, насаженным на корпус инструмента, а с тыльной стороны корпус огражден колпаком 23 с отверстием в вершине и соединен с рукояткой, в которой размещены механизмы и каналы распределительного и пускового устройств. Верхняя часть рукоятки выполнена с боковыми хомутными отводами 24, скрепляющими ее с корпусом, а в нижней ее части размещены параллельные каналы 25 впуска-выпуска, проходящие через упомянутые хомутные отводы к окнам цилиндра и гильзы пневмотурбины. На уровне пусковой скобы параллельные (долевые) каналы пересечены клапанными каналами, содержащими помпы 27, где последние выполнены с поперечными отверстиями 28 и соединены с пусковой скобой шарнирно, при этом между скобой и рукояткой размещена возвратная пружина. Снизу за клапанными каналами параллельность долевых каналов изменена угловым их расхождением и одновременным направлением в одну плоскость с рукояткой для перекрытия поворотным дисковым переключателем 29 фаз распределения, который выполнен в толщине с пропускным отверстием в виде центральной, расширенной на обращенном к впускному шлангу конце полости 30 и проходящими по ее сторонам сегментными выемками 231 выпуска отработанного воздуха, сообщенными с полостью рукоятки. Впускной шланг соединен с рукояткой через штуцер 32, а ее полость, выполняющая роль глушителя, имеет выпускные отверстия 33 в нижней стенке. За помпами в тыльной части рукоятки размещены два взаимодействующих упора с передними скосами на верхних концах для автоматизированного перекрытия впускного пневмоканала. Передний малый упор 34 в нисходящем направлении соединен со стенкой рукоятки стяжной спиральной пружиной, а в восходящем направлении с гибкой, проходящей через шляпку концевого болта штока металлической лентой, закрепленной другим концом на кольцевой оправе подшипника. Задний удлиненный упор соединен шарнирно проволочной тягой 35 с краем упомянутого переключателя. Запассованная внутрь ствола гранения трубчатая кассета 36 (фиг. 2 и 3) согнута из листового материала или выполнена из граневой трубчатой заготовки. На передний ее конец запрессован наконечник 37 с внутренним двойным граненым каналом под кассету и гайку в дульной части. Наконечник выполнен из высококачественной стали, имеет снаружи цилиндрическую форму и постепенные к дульному срезу долевые канавки, в которых размещены загнутые к центральной оси лапки 39 свободно посаженной на наконечник пружинной муфты 38 с возможностью ее осевого смещения. Кассета (фиг. 2) выполнена с проходящим по центру полости стержневым сердечником 40, соответствующим по диаметру отверстиям гаек 41. Сердечник запрессован коническим концом 42 во втулочное отверстие торцевой стенки кассеты и имеет наклонный к центру канал 43, сообщающий полость с выходным отверстием. Снаружи на втулочный конец насажена уплотнительная манжета 44. Для самоустановки ствола в переднее положение между торцом штока и тыльным колпаком вала запасована спиральная возвратная пружина 45, разжим которой ограничен концевым болтом 46 штока, проходящим через отверстие упомянутого колпачка. Центральный канал штока, соосный выходному отверстию кассеты, сообщен с объемом цилиндра пневмотурбины поперечными в стенке и стенке вала отверстиями 47, перекрывающимися в переднем положении ствола, при этом вал имеет со стороны отверстия внутреннюю кольцевую проточку (фиг. 4 и 5). Быстроразборные части пневмогайковерта соединены фиксирующими устройствами, маховики ограждены от схода защелками 48, а рукоятка соединена с корпусом гибкими пластинчатыми элементами, прикрепленными к ее хомутным стенкам: верхние загнутые концы элементов соединены на корпусе скобообразным стяжным замком, на котором предусмотрено кольцо крепления ремня подвеса. Смазочный канал имеет форму долевой цилиндрической полости 50 с прорезью, выходящей к пазу цилиндра. В полость запасован войлочный фитиль 51. Кассеты меньшего размера гаек и болтов имеют соответственно граненому внутреннему каналу ствола внешние кольцевые приливы 52 (фиг. 3). Для предотвращения схода уплотнительных манжет последние зафиксированы на втулочных концах кассет коническими гайками 53, для которых предусмотрена резьба. Кассеты, заправленные болтами, сердечников во внутренних объемах не имеют: болты в них размещены друг за другом.

Навертывание гаек и болтов в широком диапазоне стандартных размеров с соответствующим каждому размеру крутящим моментом (так же и для отвертывания) осуществляется сменными кассетами при корректировке переключателем 29 проходного сечения впускного канала 25 и подбором соответствующих секций маховика 21. Время скоростного (конвейерного) навертывания гаек и болтов примерно одинаково для всех размеров: оно слагается из момента отвода инструмента от навернутой, затянутой гайки, момента пуска пневмотурбины и переноса наконечника кассеты на следующую резьбовую шпильку, момента осевого выравнивания корпуса, при котором одновременно происходит пассивное навертывание (болта) на шпильку (т.е. навертывание при вовлечении на резьбовую шпильку, затягивания гайки (болта) с автоматическим отключением пневмопитания (активного момента). Слагаемого из упомянутых моментов времени достаточно для полной раскрутки маховых масс и предварительной навертки гаек. Работа выполняется схватом сборщиком правой рукой рукоятки, левой рукой кожуха 22, подвешенного на ремне пневмогайковерта. Перед навертыванием первой гайки (болта) сборщик нажимает на спусковую сбоку, совмещая клапанное отверстие 28 помпы 27 с пневмоканалом 25. Проходящий от шланга через штуцер 32, центральную полость 30 переключателя 29, канал 25, отверстия 26 в цилиндре и гильзе воздух начнет заполнять объемы, образующиеся между поворотными сегментами 18 ротора 16 с перемещением сегментов в сторону выпускного окна цилиндра, а с ними через дисковые стенки 15 вращать вал головки по часовой стрелке (фиг. 1 и 4). Поскольку цилиндр разделен сегментами ротора на впускную, потенциальную и выпускную секции-камеры, меняющие свои функции, то один из сегментов в любом положении ротора будет создавать между ротором и цилиндром опорную стенку. С началом вращения инерционный момент раздвинет и прижмет все сегменты, обращенные встречно напору, свободными боковыми сторонами к зеркалу цилиндра, которые, контактируя с войлочным фителем 51 смазки, будут смазываться тонким слоем масла, а прилегающие к дискам 15 их торцы, так и торцы подвижной гильзы, не будут создавать при работе трений. В данном способе взаиморасположения и взаимодействия деталей достигается наилучшая, упрощенная в радиальном и осевом направлениях герметизация объемов и ее постоянство, даже при значительном износе подшипников вала. Для бесперебойной работы пневмогайковерта шпильки соединяемых деталей должны иметь определенную высоту, т.е. возвышаться над завернутыми на них гайками на толщину шайб. При небольшом осевом упоре кассетой в место навертывания гайки произойдет совмещение отверстий 47 штока и вала, сжатый воздух поступит из объемов работающего цилиндра в полость кассеты через канал штока 10 и наклонный канал 43 сердечника кассеты и переместит гайки вперед, а передние лапки пружинной муфты 38 в упоре разожмутся и переместятся в канавках наконечника назад, освободив гайку 41 с шайбой от зацепления. Остановка кассеты во вращающейся головке означает, что гайка (болт) навернута и нужен момент ее затягивания, т.е. осевой нажим, при котором: а/ ствол с кассетой, сжимая штоком спиральную пружину 45, сместится назад до упора.

б/ гибкая металлическая лента малого упора 34 натянется перемещением назад концевого болта 46 штока, переместит упор вверх и он, скользя по заднему удлиненному упору, надавит скосом на помпу 27 с ее тыльной стороны, преодолев нажимное усилие сборщика перекроет выпускной канал 25.

в/ хомут ствола, сохраняя за счет пружин свое положение, сцепится внутренними косыми пазами с передней парой зубьев 3 ствола и устремится по скосам вперед до упора в опорный бортик 5, сжимая проушинами 8 упомянутые пружины. В этом стопорном положении вся накопленная оборотами маховая энергия передастся через хомут стволу и кассете, которая наконечником 37 затянет гайку (болт) с заданным моментом без боковой отдачи инструмента. Практически момент навертывания гайки и момент ее затягивая произойдут при одном осевом нажиме пневмогайковерта на резьбовую шпильку. На участках соединения деталей большими размерами гаек и болтов, требующих большего момента затягивания, возможен вторичный проход пневмогайковертом по навернутым и затянутым гайкам (болтам). С отводом инструмента от навернутой, затянутой гайки ствол под действием пружины 45 штока отойдет в переднее положение и освободит гибкую металлическую ленту от натяжения с возвратом малого упора 34 пускового механизма в исходное положение, а помпа 27 под усилием нажатой сборщиком пусковой скобы вновь примет нажимное положение, при котором соединение отверстия 28 с каналом 25 приведет пневмотурбину во вращение для навертывания следующей гайки (болта). В этот момент отвода инструмента хомут 7 под действием сжатых передних пружин отойдет назад и займет между зубчатых пар ствола нейтральное (исходное) положение с некоторым заходом (1,5-2 мм) за задние зубья, а лапки 39 пружинной муфты 38 выдвинутся вперед с заходом передними смыкающимися концами за шайбу и очередную гайку (фиг.2). Отвертывание гаек и болтов происходит в обратной последовательности работы описанных механизмов, где предварительно поворотом переключателя 29 нужно поменять фазы распределения пневмонапора. Поворотом переключателя соединяют его центральную полость с другим каналом 25, где предыдущий канал окажется выпускным, сообщенным с сегментной выемкой 31 переключателя и через полость рукоятки и отверстия 33 с атмосферой. Одновременно соединенная с переключателем тяга 36 отведет удлиненный упор пускового механизма вниз, освободив малый упор от опоры. Перед пуском пневмотурбины сборщику нужно подвести пневмогайковерт наконечником кассеты к навернутой гайке (болту) и с осевым нажимом инструмента пропустить его внутрь, при этом лапки 39 раздвинутся и переместятся с муфтой 38 назад, а ствол займет заднее положение, при котором внутренние прорези хомута 7 несколько зайдут за переднюю пазу зубьев ствола.

В этом нажимном положении пневмогайковерта сборщик производит пуск пневмотурбины, при котором малый упор тыльным концом помпы 27 переместится на освобожденное удлиненным упором место. С набором оборотов сборщик отпуском спусковой скобы сместит помпу 27 вперед, которая перекроет канал 25. После этого сборщик снимает осевой нажим на гайку и по этой причине ствол с кассетой возвратятся в исходное положение, хомут в обратном вращении сцепится с парой задних зубьев и устремится по скосам назад до упора в опорный бортик 4, сжимая на пути проушинами 8 пружины. В этом стопорном положении вся накопленная оборотами маховая энергия передается через хомут стволу и кассете, которая отвернет наконечником гайку (болт) без боковой отдачи инструмента. После отвертывания гайки и отвода пневмогайковерта лапки пружинной муфты 38 выдвинутся вперед за счет радиальной пружинной энергии и зайдут криволинейными смыкающимися концами за шайбу отвернутой гайки (болта). В описанной работе по отвертыванию-завертыванию гаек достигается сохранение их граней, повышается культура производства с ликвидацией сопутствующего этому роду деятельности травмирования рук.

Формула изобретения

1. Пневмогайковерт, содержащий корпус, установленную в нем шпиндельную головку, связанную трубчатым валом с лопастной пневмотурбиной, ствол с граненым отверстием, установленную на корпусе рукоятку с пусковым механизмом и сообщающимися с впускными и выпускными окнами корпуса пневмоканалами, отличающийся тем, что ствол установлен в головке подвижно, пневмогайковерт снабжен установленной в стволе сменной кассетой, парами диаметрально противоположных косых зубьев, расположенных на расстоянии их длины и граничащих торцами через кольцевые проточки с демпфирующими их кольцами с концевыми опорными бортиками, между зубчатыми парами свободно посажен хомут, выполненный с внутренними косыми прорезями соответственно зубьям этих пар для сцепления с ними при осевых смещениях ствола и наружными диаметрально противоположными долевыми выступами для сцепления с долевыми пропилами, выполненными на внутреннем диаметре указанной головки, штоком, запрессованным фланцем в торец ствола, трубчатым валом, соединенным передней стаканообразной частью с головкой со стороны ее пропилов и установленным на подшипниках в корпусе, выполненном заодно с эксцентричным цилиндром пневмотурбины, проходящим между подшипниками, дисковыми промежуточными стенками и закрепленными между ними на валу граненым ротором с поворотными сегментными частями.

2. Пневмогайковерт по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен хомутом ствола, выполненным с промежуточными между наружными выступами поперечными проушинами и установленными подвижно в пропилах головки на долевых шпильках с размещенными на них по обе стороны проушин спиральными пружинами.

3. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что объем цилиндра пневмотурбины сообщен с радиальным отверстием, полость корпуса сообщена с радиальным отверстием ротора и вала, а при осевом смещении ствола с полостью кассеты через наклонный в ее основании канал, канал штока и его поперечное отверстие, ротор выполнен с долевыми выступами на углах для опорного контакта сегментных частей скругленными сторонами и поворота их на соосных со скругленными сторонами осевых выступах.

4. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что проходящий со стороны резьбового перехода ствола опорный бортик выполнен с внутренней резьбой и зафиксирован на переходе втулочной контргайкой.

5. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что передняя часть головки выполнена с граненой наружной поверхностью для установки гранеными отверстиями разделенных на секции частей маховика разной массы, закрытых от внешнего прикосновения кожухом.

6. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что детали пневмотурбин соединены между собой и внутренними обоймами подшипников посредством фрикционных прокладок и тыльного стяжного колпачка, между которым и торцом штока помещена спиральная пружина, а шток для ограничения хода ствола содержит концевой болт, проходящий через пружину и торцевое отверстие колпачка, причем с тыльного края корпус закрыт торцевой крышкой.

7. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что пневмоканалы, проходящие от окон корпуса вдоль рукоятки и ее стенок к штуцеру впускного шланга пневмопитания, пересечены клапанными каналами с внутренними помпами, шарнирно соединенными с концами пусковой скобы, и поворотным дисковым переключателем, в котором пропускные отверстия выполнены в толщине диска в виде центральной с расширенным к штуцеру концом полости и проходящих по ее сторонам сегментных выемок, сообщенных с полостью рукоятки.

8. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что для самоотключения пневмодавления в рукоятке за помпами размещены два взаимодействующих упора с передними скосами на верхних концах, где передний малый упор в нисходящем направлении соединен с рукояткой стяжной пружиной, а в восходящем с гибкой, проходящей через шляпку болта штока металлической лентой, которая закреплена другим концом в корпусе на оправе подшипника, а удлиненный задний упор соединен тягой с краем дискового переключателя.

9. Пневмогайковерт по п. 1, отличающийся тем, что кассета выполнена с наконечником, имеющим канал с дульной части по форме гайки и цилиндрическую поверхность с постепенными к дульному срезу долевыми канавками, в которых размещены загнутые к центру лапки свободно посаженной на наконечник пружинной муфты с возможностью ее осевого смещения.

10. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что в корпусе кольцеобразно запасована сменная гибкая лента с входом в паз его стыка загнутых концов и выходом с торцевых сторон кромок для возможности осевого смещения.

11. Пневмогайковерт по п.1, отличающийся тем, что рукоятка соединена с корпусом с помощью гибких пластинчатых элементов, прикрепленных к ее верхним хомутообразным стенкам, имеющим окна впуска, где концы элементов соединены скобообразным стяжным замком, снабженным кольцом крепления ремня подвеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5