ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА С ЗАЩИТНЫМ КОЖУХОМ
PROCESS MACHINE WITH PROTECTING ENCLOSURE

Настоящее изобретение относится к охарактеризованной в ограничительной части пункта 1 формулы технологической машине, прежде всего к угловой шлифовальной машине с ограждающим рабочий инструмент защитным кожухом.
Из публикации WO 2009/054275 А1 известна технологическая машина с вращающимся рабочим инструментом в виде шлифовального круга, охватываемого защитным кожухом, закрепленным на фланце, относящемся к ручной машине, т.е. входящем в ее конструкцию. Защитный кожух имеет установочное кольцо, надеваемое на фланец и закрепляемое на фланце с помощью стяжного хомута. Защитный кожух можно фиксировать на фланце в различных угловых положениях. Для изменения углового положения защитного кожуха стяжной хомут ослабляется, после чего защитный кожух можно повернуть в желаемое положение. Диапазон угловых положений ограничен заданным углом; для этого на технологической машине расположено ограничительное устройство, состоящее из выступа на стяжном хомуте и ограничителя на корпусе технологической машины. Стяжной хомут образует вместе с защитным кожухом единый конструктивный элемент, вследствие чего при проворачивании защитного кожуха стяжной хомут также проворачивается до достижения своим выступом ограничителя на корпусе технологической машины.
Цельное выполнение стяжного хомута и защитного кожуха является сравнительно технологически сложным. Кроме того, в случае разрушения дискообразного рабочего инструмента такое выполнение не позволяет надежно ограничить угол проворачивания защитного кожуха максимально допустимым значением. Ввиду сравнительно большой массы защитного кожуха существует вероятность того, что, несмотря на срабатывание ограничительного устройства при столкновении выступа на стяжном хомуте с ограничителем, основная стенка защитного кожуха под действием сил инерции провернется с выходом защитного кожуха за предел допустимых угловых положений.
Из публикации DE 102007057032 А1 известна ручная технологическая машина с защитным кожухом, оснащенным установочным пояском, который одновременно представляет собой стяжной хомут и может насаживаться на шейку фланца технологической машины. На стяжном хомуте расположен упор, который взаимодействует с контрупором, расположенным со стороны корпуса.
В основу изобретения была положена задача повышения безопасности в случае разрушения рабочего инструмента, установленного на технологической машине.
Эта задача решается в соответствии с изобретением признаками пункта 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы приведены целесообразные варианты осуществления изобретения.
Предлагаемой в изобретении технологической машиной предпочтительно является ручная машина, в частности ручная электрическая машина, например угловая шлифовальная машина, рабочий инструмент которой по меньшей мере частично огражден защитным кожухом, снабженным установочным кольцом, расположенным соосно с выходным валом (шпинделем) технологической машины. Установочное кольцо является, например, цилиндрическим или граненым и имеет непрерывную, или замкнутую, либо разомкнутую, или сегментированную, боковую поверхность. Посредством зажимного устройства установочное кольцо защитного кожуха закрепляется на фланце технологической машины, который с этой целью имеет опорную поверхность для посадки установочного кольца. Посредством зажимного устройства установочное кольцо прижимается радиальным усилием зажима, создаваемым зажимным устройством, к опорной поверхности фланца технологической машины.
Кроме того, на пути передачи усилий между защитным кожухом и фланцем предусмотрено ограничительное устройство, ограничивающее взаимное вращение между защитным кожухом и фланцем, т.е. угол поворота защитного кожуха относительно фланца, допустимым значением. В соответствии с изобретением ограничительное устройство включает в себя расположенный на защитном кожухе упор, который при срабатывании ограничительного устройства упирается в соответствующий ограничитель (контрупор), расположенный на фланце технологической машины или на конструктивном элементе, соединенном с корпусом технологической машины. При этом защитный кожух и зажимное устройство выполнены как отдельные конструктивные элементы.
Далее, в предлагаемой в изобретении технологической машине ограничитель расположен на зажимном устройстве, а упор на защитном кожухе во взаимодействии с ограничителем на зажимном устройстве ограничивает проворачивание защитного кожуха. Ограничитель, относящийся к конструкции технологической машины или ее корпуса, являющийся составной частью ограничительного устройства и выполненный таким образом, чтобы сталкиваться с упором, расположенным на защитном кожухе, также может иметь различные формы выполнения. Как указано выше, ограничитель расположен на зажимном устройстве, предназначенном для закрепления установочного кольца защитного кожуха на фланце технологической машины. Для того чтобы в случае мощного силового воздействия расположенный на зажимном устройстве ограничитель мог воспринимать импульсные усилия от контакта с упором защитного кожуха, зажимное устройство целесообразно зафиксировать на фланце за счет геометрического или силового замыкания. Для этого, например, зажимное устройство привинчивается к фланцу или к корпусу либо к другому относящемуся к технологической машине конструктивному элементу. Например, ограничитель ограничительного устройства может быть выполнен на средстве управления зажимом, расположенном на зажимном устройстве для его затягивания.
Это решение имеет различные преимущества перед уровнем техники. Во-первых, защитный кожух и зажимное устройство, которое, как правило, представляет собой стяжной хомут, являются отдельными конструктивными элементами, что упрощает изготовление защитного кожуха без ухудшения его функциональности. Зажимное устройство как отдельный конструктивный элемент воздействует на защитный кожух в области установочного кольца и прижимает последнее к опорной поверхности фланца, относящегося к конструкции технологической машины, или ее корпуса.
Целесообразен вариант осуществления изобретения, в котором упор расположен непосредственно на защитном кожухе, благодаря чему, во-первых, упор вынесен на достаточное расстояние от оси вращения, проходящей через установочное кольцо защитного кожуха, а значит, при данном крутящем моменте на упор действуют небольшие силы. Во-вторых, передача усилий между защитным кожухом и ограничителем ограничительного устройства происходит непосредственно, без участия промежуточных конструктивных элементов, как это свойственно уровню техники. Благодаря непосредственной передаче усилий защитным кожухом и ограничителем напрямую вероятность вызванной передаваемым импульсом поломки ограничительного устройства при его срабатывании уменьшается.
Наконец, работоспособность ограничительного устройства гарантируется независимо от зажимного устройства, так что даже в случае отказа зажимного устройства защитный кожух сможет провернуться только до упора в ограничитель.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения защитный кожух в нейтральном рабочем положении имеет возможность проворачивания в направлении вращения рабочего инструмента до достижения своим упором ограничителя ограничительного устройства. Это нейтральное рабочее положение определяется параллельностью оси симметрии основной стенки защитного кожуха и продольной оси якоря приводного электродвигателя. Целесообразно, чтобы из этого нейтрального рабочего положения защитный кожух мог проворачиваться в направлении вращения рабочего инструмента на угол, не превышающий 60°.
Таким образом, в своем нейтральном рабочем положении защитный кожух расположен на угловом расстоянии до положения прилегания упора к ограничителю, так что ограничительное устройство срабатывает лишь после поворота защитного кожуха на допустимый угол проворачивания. Это создает запас надежности, поскольку в случае мощного силового воздействия на защитный кожух его проворачивание сначала сдерживается, или тормозится, посредством зажимного устройства, прижимающего установочное кольцо к опорной поверхности фланца, так что до срабатывания ограничительного устройства (т.е. столкновения упора с соответствующим ограничителем) трение между фланцем технологической машины и установочным кольцо защитного кожуха способствует поглощению энергии вышеупомянутого силового воздействия с соответствующим уменьшением импульса при ударе упора о ограничитель.
Вместе с тем возможен также вариант, в котором защитный кожух способен проворачиваться относительно технологической машины вместе с зажимным устройством, причем уже во время такого совместного поворота энергия воздействия на защитный кожух рассеивается за счет трения между установочным кольцом защитного кожуха и опорной поверхностью фланца. Соответственно в этом случае импульс столкновения упора с ограничителем также уменьшается.
В еще одном целесообразном варианте осуществления изобретения упор расположен на основной стенке защитного кожуха, ограждающей рабочий инструмент технологической машины. Основная стенка защитного кожуха выполнена, как правило, в виде части круга, причем упор целесообразно выполнить в виде уголка, выступающего из торцевой кромки основной стенки защитного кожуха и проходящего, в частности, в осевом направлении. Предпочтительно, чтобы упор был выполнен за одно целое с защитным кожухом.
В еще одном варианте осуществления изобретения упор расположен на установочном кольце защитного кожуха и, в частности, выполнен за одно целое с установочным кольцом. Упор выполнен в виде уголка, выступающего из установочного кольца таким образом, что участок упора проходит в осевом направлении параллельно наружной поверхности установочного кольца. Возможно также выполнение упора в виде крюка на наружной поверхности установочного кольца, при котором участок крюка проходит в окружном направлении установочного кольца.
В еще одном варианте осуществления изобретения ограничитель может быть расположен на фланце или на корпусе технологической машины. В случае выполнения на фланце ограничитель выполнен, например, в виде конструктивного элемента, выступающего над боковой поверхностью фланца и находящегося на пути движения упора, выполненного на защитном кожухе, при проворачивании последнего.
В еще одном целесообразном варианте осуществления изобретения ограничитель выполнен в виде конца паза, в который входит упор, расположенный на защитном кожухе. Находясь в пазу, упор может переместиться в нем до столкновения с концом паза, образующим ограничитель.
В еще одном целесообразном варианте осуществления изобретения ограничительное устройство содержит амортизирующий элемент. Амортизирующий элемент поглощает энергию вращения защитного кожуха и за счет этого обеспечивает уменьшение импульса момент столкновения упора с ограничителем. Амортизирующий элемент выполнен либо за одно целое с одним из элементов ограничительного устройства, взаимодействующих при его срабатывании (т.е. с упором или ограничителем), либо в виде отдельного конструктивного элемента, установленного на пути взаимного перемещения упора и ограничителя. В принципе, в качестве амортизирующих элементов могут использоваться пружинные элементы, резиновые элементы или иные конструктивные элементы, которые благодаря своей конструкции или свойствам материала, из которого они изготовлены, подходят для поглощения энергии. Например, возможно также выполнение амортизирующего элемента по типу зоны деформации, используемой в конструкции автомобилей, со сминающимся участком, который за счет упругой или пластической деформации поглощает кинетическую энергию.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения фланец на своем пояске снабжен профилем, к которому прилегает, сопрягаясь с геометрическим замыканием, внутренняя сторона установочного кольца защитного кожуха с ответным профилем. Преимущество этого варианта заключается в том, что при проскальзывании защитного кожуха кинетическая энергия его движения уменьшается за счет взаимодействия профилей еще до достижения упором ограничителя. Кроме того, при затягивании зажимного устройства, расположенного вокруг установочного кольца защитного кожуха, которое находится между зажимным устройством и фланцем, подобно внутреннему слою сэндвич-структуры, создается радиальное усилие зажима, удерживающее элементы профилей в зацеплении друг с другом, т.е. в состоянии геометрического замыкания. Это позволяет использовать профили со сравнительно малой радиальной высотой не в ущерб эффективности уменьшения энергии.
Другие преимущества изобретения и целесообразные варианты его осуществления описаны в формуле изобретения и в приведенном ниже описании, поясняемом чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - покомпонентное изображение в перспективе технологической машины, выполненной в виде угловой шлифовальной машины, со шлифовальным кругом и защитным кожухом,
на фиг. 2 - местный вид фланца технологической машины со стяжным хомутом и защитным кожухом, надеваемым своим установочным кольцом на фланец, причем на основной стенке защитного кожуха выполнен упор,
на фиг. 3 - еще один вариант осуществления изобретения, в котором упор выполнен на установочном кольце защитного кожуха,
на фиг. 4 - вариант осуществления изобретения с упором, выполненным на установочном кольце в виде крюка,
на фиг. 5 - фланец технологической машины и стяжной хомут в еще одном варианте осуществления изобретения,
на фиг. 6 - фланец технологической машины с расположенным на нем ограничителем,
на фиг. 7 - еще один вариант выполнения фланца с выполненным в его основании пазом под упор на защитном кожухе,
на фиг. 8 - изображение стяжного хомута, затянутого на корпусе трансмиссии (редуктора) технологической машины.
На чертежах одни и те же конструктивные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций.
На фиг. 1 в качестве примера ручной машины 1 изображена угловая шлифовальная машина, имеющая расположенный в корпусе 2 приводной электродвигатель, вращение вала которого передается через передаточный механизм (редуктор) 3 на выходной вал 4, который расположен перпендикулярно валу двигателя и с которым разъемным образом соединяется шлифовальный круг 5, представляющий собой рабочий инструмент ручной машины. Ручная машина 1 снабжена защитным кожухом 6, имеющим основную (плоскую) стенку 7, выполненную, по меньшей мере приближенно, полукруглой формы и при установленном защитном кожухе и шлифовальном круге расположенную примерно параллельно шлифовальному кругу 5, установочное кольцо 8 и пояс (борт) 9, проходящий по краю основной стенки 7 защитного кожуха. Основная стенка 7 защитного кожуха, его установочное кольцо 8 и пояс 9 выполнены за одно целое. Посредством установочного кольца 8 защитный кожух 6 разъемным образом соединяется с ручной машиной 1.
В области торцевой кромки основной стенки 7 защитного кожуха расположен упор 10, выполненный в виде уголка за одно целое с основной стенкой и находящийся в радиальном направлении в области между установочным кольцом 8 и расположенным радиально снаружи поясом 9. Изогнутый под углом упор 10 проходит, по меньшей мере приближенно, в осевом направлении выходного вала 4.
В смонтированном положении (при установленном защитном кожухе) установочное кольцо 8 с защитным кожухом 6 надето на фланец 11 ручной машины, имеющий посадочную шейку с цилиндрической боковой поверхностью, образующей опорную поверхность 12 под установочное кольцо 8. Для крепления защитного кожуха 6 на ручной машине 1 предусмотрен стяжной хомут 13, установленный вокруг установочного кольца 8 и затягиваемый винтом 14, образующим средство управления зажимом, в результате чего установочное кольцо 8 прижимается радиальным усилием зажима, создаваемым стяжным хомутом 13, к опорной поверхности 12 на фланце 11.
В качестве средства управления зажимом, позволяющего затягивать и отпускать зажимное устройство, также может использоваться натяжной рычаг.
Упор на защитном кожухе 6 находится с противоположной поясу 9 стороны и вместе с выступающим радиально наружу участком стяжного хомута 13, в который ввернут винт 14, образует ограничительное устройство для ограничения проворачивания защитного кожуха вокруг оси выходного вала 4. При этом выступающий радиально наружу участок стяжного хомута, в который ввернут винт 14, образует ограничитель 15, ограничивающий перемещение упора 10; таким образом, ограничительное устройство состоит из упора 10 и ограничителя 15. При столкновении упора 10 с ограничителем 15 упор 10 входит в контакт с головкой винта 14, так что винт 14 как средство управления зажимом стяжного хомута в широком смысле также может рассматриваться как ограничитель 15.
В нейтральном рабочем положении упор 10 на защитном кожухе 6 расположен на угловом расстоянии от ограничителя 15 на стяжном хомуте 13. Это угловое расстояние составляет максимум 60°. В случае мощного силового воздействия на защитный кожух 6 он может провернуться на фланце 11 вокруг оси выходного вала 4 до вхождения упора 10 в контакт с ограничителем 15 на стяжном хомуте 13. При таком контакте упора с ограничителем дальнейшее проворачивание защитного кожуха относительно фланца исключено.
На фиг. 2 приведен местный вид, где еще раз показаны защитный кожух 6 и фланец 11. Упор 10 на передней торцевой кромке основной стенки 7 защитного кожуха находится в радиальном направлении приблизительно посредине между установочным кольцом 8 и расположенным снаружи поясом 9. Упор 10 проходит в осевом направлении настолько, чтобы, с одной стороны, обеспечивать надежный контакт с ограничителем 15, расположенным на стяжном хомуте 13 под защитным кожухом в осевом направлении, а с другой стороны - чтобы защитный кожух 7 в случае мощного внешнего силового воздействия мог беспрепятственно провернуться на фланце 11 до достижения своим упором ограничителя.
На фиг. 3 представлен вариант осуществления изобретения, в котором упор выполнен за одно целое с установочным кольцом 8 на защитном кожухе 6. Упор 8 выполнен в виде уголка и соединен с установочным кольцом 8 на торце последнего, расположенном со стороны пояса 9. Один участок упора проходит от торца упора в осевом направлении и находится на радиальном расстоянии от наружной боковой поверхности установочного кольца 8.
На стороне фланца 11 с упором 10 в качестве ограничителя 15 взаимодействует радиально выступающий участок стяжного хомута 13.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, упор 10 выполнен за одно целое с наружной поверхностью установочного кольца 8, расположенного на защитном кожухе 6. Упор 10 выполнен в виде крюка, причем свободный участок крюка находится на радиальном расстоянии от наружной боковой поверхности установочного кольца 8 и проходит, по меньшей мере приближенно, в окружном направлении. Упор 10 расположен, в осевом направлении, на расстоянии от обоих торцов установочного кольца 8.
Соответствующий упору 10 ограничитель образован сквозным пазом 16, выполненным в стяжном хомуте 13 и проходящим в окружном направлении. В частности, ограничитель образован концом паза, выполненного в стяжном хомуте и направляющего движение упора 10. Для укрепления разделенного пазом стяжного хомута 13 предусмотрены ориентированные в осевом направлении перемычки 17, перекрывающие паз 16. Перемычки 17 выполнены в виде дужек или скоб, чтобы упор 10 мог скользить в пазу 16, не задевая за них.
При необходимости паз 16 в стяжном хомуте может быть выполнен сужающимся к концу, образующему ограничитель, чтобы тормозить движение защитного кожуха еще до достижения его упором конца паза. При этом упор 10, движущийся в сужающемся пазу, будет испытывать силу сдавливания, заклинивающую упор и тормозящую его.
Торможение вращательного движения защитного кожуха 6 вокруг оси выходного вала 4 также может достигаться за счет выполнения паза 16 в стяжном хомуте не на постоянном расстоянии от основания фланца 11, а таким образом, чтобы осевое расстояние от паза до основания фланца уменьшалось по направлению к концу паза, в результате чего по мере увеличения угла проворачивания защитного кожуха 6 нижняя торцевая сторона установочного кольца 8 будет прижиматься к основанию фланца, и возникающая при этом сила трения будет тормозить защитный кожух. Торможение защитного кожуха также может достигаться за счет изменения радиального расстояния от паза в стяжном хомуте до опорной поверхности фланца.
На фиг. 5 представлен еще один вариант осуществления изобретения. Стяжной хомут 13 выполнен обычным образом и крепится на опорной поверхности 12 фланца 11 своими радиально выдающимися концами посредством винта 14. Направляющей защитного кожуха при его повороте служит паз 18, выполненный в опорной поверхности 12 фланца 11. В верхней части фланца 11 выполнена ориентированная в осевом направлении выемка 19, предусмотренная для надевания и снятия защитного кожуха и проходящая от верхней торцевой стороны фланца к пазу 18 во фланце.
Со стороны защитного кожуха на внутренней стороне установочного кольца выполнен упор, направленный радиально внутрь, например кулачок, который при установке защитного кожуха проходит в осевом направлении через выемку 19 по фланцу 11, пока не дойдет до паза 18 во фланце. При проворачивании защитного кожуха 6 кулачок скользит в пазу 18 в окружном направлении, удаляясь от осевой выемки 19, чем достигается осевая фиксация защитного кожуха на фланце. Проворачивание защитного кожуха ограничено упорами в пазу 18, в частности концевой стенкой паза 18.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 6, на обращенной в осевом направлении торцевой стороне фланца 11 в пределах радиуса опорной поверхности 12 расположен элемент 15, выполняющий функцию ограничителя, соответствующего упору на защитном кожухе. Соответствующий упор на защитном кожухе целесообразно расположить на внутренней стороне установочного кольца.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 7, в основании фланца 11 выполнен паз 20, в который при установленном защитном кожухе входит упор, выступающий из защитного кожуха в осевом направлении, в частности расположенный на торце установочного кольца. При проворачивании защитного кожуха упор может перемещаться в пазу 20, пока не достигнет конца паза, образующего ограничитель.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 8, радиально выдающиеся концы стяжного хомута 13 и средство управления зажимом, выполненное в виде винта 14 для затягивания и отпускания стяжного хомута, образуют ограничитель 15 для взаимодействия с упором на защитном кожухе. Винт 14 ввернут в корпус 21 трансмиссии (редактора) технологической машины, в результате чего стяжной хомут 13 зафиксирован от сдвига на корпусе машины, и проворачивание стяжного хомута вокруг опорной поверхности фланца 11 исключено даже при проворачивании защитного кожуха в результате мощного силового воздействия на него.