ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
BRAKING DEVICE FOR PROCESS MACHINE

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к технологическим машинам, в частности к их тормозным устройствам.
Из публикации DE 19932578 В4 известно тормозное устройство переносной технологической машины, содержащее магнитный тормозной узел.
Из публикации US 5595531 А известна шлифовальная машина с тормозным узлом для ограничения частоты вращения вала приводного двигателя. Тормозной узел имеет тормозной элемент, выполненный из проводящего немагнитного материала, и один или несколько магнитов. Недостатком известного US 5595531 А тормозного узла является большое время выбега рабочего инструмента.
В основу изобретения была положена задача сокращения времени выбега рабочего инструмента технологической машины. Предлагаемое в изобретении решение этой задачи в тормозном устройстве переносной технологической машины, прежде всего ручной машины, содержащем по меньшей мере один магнитный тормозной узел и по меньшей мере один ведомый узел, имеющий по меньшей мере один ведомый элемент, на котором расположен по меньшей мере один тормозной элемент магнитного тормозного узла, заключается в том, что магнитный тормозной узел содержит по меньшей мере два тормозных элемента, выполненных в виде постоянных магнитов и установленных подвижно относительно друг друга.
Технические результаты, достигаемые при осуществлении изобретения, заключаются в сокращении времени выбега рабочего инструмента, а значит, в повышении эксплуатационной безопасности технологической машины, за счет использования конструктивно простых средств, а также в надежности функционирования тормозного устройства, обеспечиваемой его независимостью от электроснабжения и возможностью управления тормозным устройством за счет подвижности входящих в его состав постоянных магнитов относительно друг друга.
Под ведомым узлом понимается, в частности, узел, приводимый в движение посредством приводного узла и передающий силы и/или крутящие моменты, создаваемые приводным узлом, на рабочий инструмент. Под переносной технологической машиной здесь понимается, в частности, технологическая машина, прежде всего ручная машина, которую оператор может транспортировать без использования для этого транспортных машин. Переносная технологическая машина имеет массу, составляющую, в частности, менее 50 кг, предпочтительно - менее 20 кг и особенно предпочтительно - менее 10 кг. Под магнитным тормозным узлом здесь понимается, в частности, тормозной узел, в частности электромагнитный тормозной узел, который за счет использования магнитного поля по меньшей мере по существу без трения уменьшает и/или ограничивает скорость, в частности окружную скорость, движущегося, в частности вращающегося, конструктивного элемента, по сравнению с рабочей скоростью последнего, прежде всего в дополнение к уменьшению и/или ограничению скорости, обусловленному трением в опоре(-ах) конструктивного элемента. Под выражением "уменьшает и/или ограничивает по существу без трения" здесь понимается, в частности, затормаживание конструктивного элемента, которое осуществляется без использования сил трения, за исключением сил трения в опорах и/или сил аэро- или гидродинамического сопротивления (сопротивления потока). В частности, затормаживание конструктивного элемента осуществляется посредством магнитного тормозного узла при отсутствии контакта между этим конструктивным элементом и фрикционным покрытием или накладкой тормозного элемента. В принципе же возможен вариант осуществления изобретения, в котором в дополнение к действующему по меньшей мере по существу без трения магнитному тормозному узлу предусмотрен фрикционный тормозной узел, связанный с магнитным тормозом или не имеющий связи с ним. Кроме того, магнитный тормозной узел выполнен, в частности, в виде постороннего по отношению к приводу магнитного тормозного узла. Под посторонним по отношению к приводу магнитным тормозным узлом здесь понимается, в частности, магнитный тормозной узел, который вызывает затормаживание детали посредством магнитного поля, будучи развязанным с магнитным полем узла электродвигателя, т.е. без использования этого магнитного поля. Предпочтительно, чтобы статор и/или ротор электродвигателя были изолированы от магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом. Магнитный тормозной узел предпочтительно предусмотрен для затормаживания конструктивного элемента в течение промежутка времени более 0,1 с, предпочтительно - более 0,5 с, особенно предпочтительно - менее 3 с, от рабочей скорости до скорости, составляющей, в частности, менее 50% рабочей скорости, предпочтительно - менее 20% рабочей скорости, а особенно предпочтительно - до скорости 0 м/с. Благодаря расположению тормозного элемента, входящего в состав магнитного тормозного узла, на ведомом элементе, входящем в состав ведомого узла, достигается экономия монтажного пространства.
В частном варианте осуществления изобретения ведомый узел может быть выполнен в виде угловой передачи. Под угловой передачей здесь понимается, в частности, передача, выходной вал которой расположен под углом к входному валу, причем оси вращения входного вала и выходного вала предпочтительно имеют общую точку пересечения. Под расположением (валов) под углом здесь понимается, в частности, расположение одной оси относительно другой оси, в частности расположение двух пересекающихся осей, при котором две оси образуют угол, отличный от 180°. Предпочтительно, чтобы ось вращения входного вала и ось вращения выходного вала в собранном состоянии выполненного в виде угловой передачи ведомого узла образовывали угол 90°. Под входным валом здесь понимается, в частности, вал, вводящий силы и/или крутящие моменты в ведомый узел, выполненный в виде угловой передачи. При этом входной вал может быть выполнен, например, в виде выполненного с шестерней вала якоря электродвигателя приводного узла. Под выходным валом здесь понимается, в частности, вал, передающий силы и/или крутящие моменты, например, на рабочий инструмент, соединенный с выходным валом с фиксацией от проворачивания относительного него. Под соединением с фиксацией от проворачивания понимается, в частности, соединение, обеспечивающее передачу крутящего момента и/или вращательного движения по меньшей мере по существу без его изменения. Под передачей крутящего момента и/или вращательного движения по меньшей мере по существу без его изменения здесь понимается, в частности, полная, за исключением обусловленных трением и/или допусками (допустимыми отклонениями параметров) потерь, передача сил и/или крутящих моментов с одного конструктивного элемента на другой конструктивный элемент. В этом варианте осуществления изобретения интеграция магнитного тормозного узла в выполненный в виде угловой передачи ведомый узел достигается конструктивно простым образом. Кроме того, преимуществом также является возможность использования относительного движения ведомого элемента для активизации магнитного тормозного узла посредством механического узла активизации.
Предпочтительно, чтобы магнитный тормозной узел был расположен вдоль силового потока, прежде всего вдоль силового потока, начинающегося от электродвигателя приводного узла, по меньшей мере частично за выходным зубчатым колесом угловой передачи. Под выходным зубчатым колесом передачи здесь понимается, в частности, зубчатое колесо, которое в собранном состоянии угловой передачи находится в зацеплении с зубчатым колесом входного вала, в частности с шестерней вала якоря. Вместе с тем, возможен вариант осуществления изобретения, в котором один тормозной элемент, выполненный в виде постоянного магнита, расположен на стороне держателя (зажима) рабочего инструмента, обращенной к рабочему инструменту, а рабочий инструмент на стороне, обращенной к своему держателю (зажиму), содержит тормозной элемент, выполненный в виде вихретокового элемента и/или гистерезисного элемента. Это позволяет конструктивно простым образом получить компактный магнитный тормозной узел, который может эффективно воздействовать на ведомый элемент, для эффективного затормаживания выбега рабочего инструмента.
Далее, тормозное устройство может содержать по меньшей мере один механический узел активизации. Под механическим узлом активизации здесь понимается, в частности, узел, который инициирует, вследствие относительного движения, запуск и/или активизацию, в частности магнитного тормозного узла, причем относительное движение отличается от чистого переключающего движения переключающего элемента, предназначенного для генерирования электрического сигнала, и представляет собой, в частности, движение магнитного элемента и/или движение, обусловленное инерцией, в частности, обусловленное инерцией движение вращающегося приводного (ведущего) элемента, ведомого элемента и/или рабочего инструмента. В этой связи под запуском понимается, в частности, механическая, электрическая, магнитная и/или электронная сигнализация состояния, предусмотренная для инициирования активизации. Под активизацией здесь понимается, в частности, механическая, электрическая, магнитная и/или электронная активизация, или приведение в действие, магнитного тормозного узла для создания сил и/или крутящих моментов для затормаживания конструктивного элемента. В этой связи под "предусмотренным" или "предназначенным" понимается, в частности, запрограммированный, установленный, выполненный и/или оснащенный специально для выполнения определенной функции.
В предпочтительном исполнении предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины узел активизации предусмотрен для инициирования операций запуска и активизации вследствие относительного движения, в частности, по меньшей мере по существу без временной задержки, т.е. незамедлительно. При этом узел активизации предусмотрен для сигнализации вследствие относительного движения, например, об операции запуска и по меньшей мере по существу одновременного инициирования операции активизации магнитного тормозного узла. Также возможно конструктивное исполнение механического узла активизации, при котором за счет относительного движения как операции запуска приводится в действие выключатель, а следующая за операцией запуска операция активизации инициируется посредством исполнительного механизма и/или силы упругости и/или посредством других подходящих с точки зрения специалиста управляющих органов. Кроме того, узел активизации может содержать сенсорный узел, воспринимающий относительное движение и, как следствие, инициирующий операцию запуска, причем операция активизации инициируется, например, посредством исполнительного механизма.
Еще одно предлагаемое в изобретении конструктивное исполнение тормозного устройства технологической машины может состоять в том, что узел активизации механически, электрически, магнитно и/или с помощью электронных средств соединен с электромагнитом магнитного тормозного узла, причем электромагнит предусмотрен для того, чтобы по меньшей мере в одном режиме работы оказывать влияние на магнитное поле магнитного тормозного узла. Электромагнит может создавать магнитное поле, дополнительное к уже существующему магнитному полю магнитного тормозного узла. При этом в рабочем режиме дополнительное магнитное поле может по меньшей мере частично компенсировать по меньшей мере магнитные силы уже существующего магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом, и/или по меньшей мере частично ослаблять их, по меньшей мере по сравнению с величиной магнитной силы магнитного поля в режиме торможения. Электромагнит магнитного тормозного узла также может быть выгодно предусмотрен для того, чтобы в рабочем режиме во время разгона электродвигателя переносной технологической машины создавать дополнительный крутящий момент, позволяющий выводить электродвигатель на рабочую частоту вращения за короткий отрезок времени, предпочтительно для реализации форсированного режима. Благодаря применению механического узла активизации эффективно достигается надежный запуск (включение) и/или активизация магнитного тормозного узла. Кроме того, в предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины можно с положительным эффектом отказаться от электрических компонентов для запуска и/или активизации магнитного тормозного узла. Преимущество этого состоит в возможности снижения подверженности магнитного тормозного узла поломкам.
Кроме того, предлагается, чтобы узел активизации вследствие относительного движения изменял по меньшей мере один параметр магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом. Под параметром магнитного поля здесь понимается, в частности, параметр, определяющий характеристику магнитного поля, например магнитный поток, напряженность магнитного поля, магнитное сопротивление, магнитное напряжение и т.д. Под термином "изменять" здесь понимается, в частности, регулировать и/или оказывать воздействие. Относительное движение предпочтительно представляет собой относительное движение двух деталей ведомого узла, приводного узла и/или двух тормозных элементов магнитного тормозного узла. Положительным эффектом является то, что регулируемость магнитного тормозного узла обеспечивается относительным движением. Кроме того, активизация магнитного тормозного узла эффективно достигается вследствие относительного движения двух установленных подвижно относительно друг друга деталей (конструктивных элементов).
Предпочтительно, чтобы постоянные магниты были выполнены из редкоземельных магнитов, например, такого элементного состава, как неодим-железо-бор (NdFeB), самарий-кобальт (SmCo) и т.д. Вместе с тем, постоянные магниты могут быть выполнены и из других подходящих с точки зрения специалиста материалов. Предпочтительно, чтобы постоянные магниты были выполнены кольцеобразными. Кроме того, предпочтительно, чтобы постоянные магниты имели расположенные в окружном направлении угловые сегменты, полярности которых чередуются в окружном направлении.
Далее, узел активизации может изменять положение полюсов одного тормозного элемента, выполненного в виде постоянного магнита, по отношению к другому тормозному элементу магнитного тормозного узла, выполненному в виде постоянного магнита. Под изменением положения полюсов здесь понимается, в частности, изменение положения полюсов постоянного магнита относительно полюсов другого постоянного магнита. Предпочтительно, чтобы постоянные магниты поворачивались по отношению друг к другу вокруг некоторой оси, прежде всего на угол, соответствующий полюсному делению постоянных магнитов. Под полюсным делением здесь понимается, в частности, разбиение отрезка постоянных магнитов, прежде всего окружности величиной 360°, осуществленное равномерно вдоль некоторого направления, прежде всего окружного направления, на расположенные друг за другом полюсные сегменты, прежде всего угловые сегменты, обладающие определенной полярностью, причем полярности полюсных сегментов чередуются друг с другом вдоль этого направления. Предпочтительно, чтобы полюса были расположены со смещением относительно друг друга в окружном направлении. При этом предпочтительно, чтобы полюса были расположены непосредственно граничащими друг с другом, в частности, если смотреть в окружном направлении. Вместе с тем, полюса могут быть расположены и на расстоянии друг от друга (с промежутками), в частности в окружном направлении. Этот вариант осуществления изобретения позволяет конструктивно простым образом создавать изменение магнитного поля, предусмотренное для затормаживания движущегося конструктивного элемента.
Целесообразно, чтобы магнитный тормозной узел был выполнен в виде вихретокового тормоза. Под вихретоковым тормозом здесь понимается, в частности, тормоз, в котором для затормаживания движущегося в магнитном поле металлического элемента используются потери от вихревых токов в этом элементе. Предпочтительно, чтобы для конструктивного исполнения магнитного тормозного узла в виде вихретокового тормоза между по меньшей мере двумя постоянными магнитами был расположен вихретоковый диск, выполненный из материала, являющегося электрическим проводником, например меди и/или алюминия. Под термином "между" здесь понимается, в частности, пространственное расположение, при котором конструктивные элементы расположены друг за другом вдоль по меньшей мере одной оси и по меньшей мере частично перекрывают друг друга, если смотреть вдоль оси. Это позволяет получить недорогой в производстве магнитный тормозной узел.
В альтернативном исполнении предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины магнитный тормозной узел выполнен в виде гистерезисного тормоза. Под гистерезисным тормозом здесь понимается, в частности, тормоз, создающий тормозное усилие и/или тормозной момент за счет перемагничивания движущегося в магнитном поле элемента, прежде всего ферромагнитного элемента. Предпочтительно, чтобы для случая конструктивного исполнения магнитного тормозного узла в виде гистерезисного тормоза между по меньшей мере двумя постоянными магнитами был расположен выполненный из ферромагнитного материала тормозной элемент, входящий в состав магнитного тормозного узла. Преимуществом в данном случае является возможность получения магнитного тормозного узла с длительным сроком службы.
В альтернативном исполнении предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины оно может содержать дополнительно к ведомому узлу по меньшей мере один приводной узел. Приводной узел имеет по меньшей мере один приводной элемент, на котором расположен по меньшей мере один тормозной элемент, входящий в состав магнитного тормозного узла. Под приводным узлом здесь понимается, в частности, узел, включающий в себя по меньшей мере узел электродвигателя и предусмотренный для создания приводных (движущих) сил и/или моментов путем преобразования энергии, прежде всего преобразования электрической энергии в механическую энергию. Предпочтительно, чтобы приводной узел был связан с ведомым узлом для передачи приводных усилий и/или приводных моментов на рабочий инструмент для обработки заготовки или обрабатываемого изделия. Благодаря расположению тормозного элемента, входящего в состав магнитного тормозного узла, на приводном элементе приводного узла достигается компактность конструкции магнитного тормозного узла. Целесообразно, чтобы приводной элемент, на котором может быть по меньшей мере частично расположен тормозной элемент, был выполнен в виде вала якоря. Под валом якоря здесь понимается, в частности, вал, на котором расположен(-а) по меньшей мере один намагничиваемый узел электродвигателя и/или шестерня для передачи сил и/или крутящих моментов. Особенно предпочтительно, чтобы тормозной элемент был соединен с валом якоря с фиксацией от проворачивания относительно него. Вместе с тем, тормозной элемент также может быть расположен на валу, связанном с фиксацией от проворачивания с валом якоря, прежде всего посредством разъемного соединения (муфты). Преимуществом является возможность получения повышенного к.п.д. магнитного тормозного узла. Предпочтительно, чтобы тормозной элемент был расположен на стороне приводного узла, противоположной стороне подвода мощности. Под стороной подвода мощности, или входной стороной, здесь понимается, в частности, сторона приводного узла, которой он обращен, вдоль оси вращения приводного узла, прежде всего вала якоря электродвигателя, к ведомому узлу и/или которая расположена на шестерне приводного узла, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом ведомого узла. Вместе с тем, тормозной элемент также может быть расположен на стороне подвода мощности приводного узла. Преимущество этого вариант заключается в возможности эффективного использования уже имеющегося монтажного пространства. Кроме того, может быть обеспечен поток охлаждающего воздуха для охлаждения приводного узла, создаваемый расположенным на стороне подвода мощности вентиляторным узлом, причем этот поток изолирован от тепловыделения магнитного тормозного узла.
В еще одном альтернативном варианте осуществления изобретения магнитный тормозной узел может быть выполнен в виде сборочного модуля (сборочной единицы). Под сборочным модулем здесь понимается, в частности, конструктивное исполнение узла, при котором предварительно собирают несколько деталей, и узел как единое целое устанавливают в систему в целом, в частности в переносную технологическую машину. Предпочтительно, чтобы сборочный модуль имел по меньшей мере один крепежный элемент, предусмотренный для разъемного соединения сборочного модуля с системой в целом. Предпочтительно, чтобы для отделения сборочного модуля от системы нужно было отсоединить, в частности, менее чем 10 крепежных элементов, предпочтительно - менее чем 8 крепежных элементов, а особенно предпочтительно - менее чем 5 крепежных элементов. Особенно предпочтительно, чтобы крепежные элементы были выполнены в виде винтов. Вместе с тем, крепежные элементы могут быть выполнены и в виде других подходящих с точки зрения специалиста элементов, таких, например, как быстрозажимные элементы, крепежные элементы с безынструментальным управлением (не требующие применения вспомогательного инструмента для их установки и снятия) и т.д. Предпочтительно, чтобы в отсоединенном от системы в целом состоянии была гарантированно обеспечена по меньшей мере одна функция сборочного модуля, в частности изменение положения полюсов постоянных магнитов для активизации магнитного тормозного узла. Особенно предпочтительно, чтобы сборочный модуль мог быть установлен и/или снят (демонтирован) конечным пользователем. Таким образом, сборочный модуль выполнен в виде сменного узла, который можно заменить другим сборочным модулем, например, в случае неисправности сборочного модуля или расширения набора функций и/или изменения функций системы в целом. Благодаря конструктивному исполнению тормозного узла в виде сборочного модуля обеспечивается широкий спектр применения магнитного тормозного узла. Кроме того, в этом случае тормозной узел можно конструктивно простым образом встраивать в уже существующие технологические машины путем их дооснащения. Далее, также можно эффективно поддерживать производственные издержки на низком уровне.
Объектом настоящего изобретения также является переносная технологическая машина, прежде всего ручная машина, содержащая электродвигатель и шпиндель для приведения в движение рабочего инструмента, а также предлагаемое в изобретении тормозное устройство. При этом переносная технологическая машина может быть выполнена в виде угловой шлифовальной машины, в виде дрели, в виде ручной циркулярной пилы, в виде отбойного молотка и/или в виде перфоратора и т.д. Техническим результатом является возможность эффективного достижения функции по обеспечению безопасности для оператора переносной технологической машины, в частности за счет сокращения времени выбега рабочего инструмента.
Другие преимущества изобретения выявляются в нижеследующем описании его осуществления, поясняемом чертежами. На чертежах в качестве примеров представлены варианты осуществления изобретения. На чертежах, в описании и в формуле изобретения многочисленные признаки содержатся в определенной комбинации. Исходя из целесообразности, специалист сможет также рассматривать эти признаки в отдельности и объединять их в другие рациональные комбинации. На чертежах показано:
на фиг. 1 - схематическое изображение предлагаемой в изобретении технологической машины с предлагаемым в изобретении тормозным устройством,
на фиг. 2 - схематическое подробное изображение предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины, показанной на фиг. 1,
на фиг. 3 - схематическое подробное изображение ведомого элемента ведомого узла, входящего в состав магнитного тормозного узла предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины, показанного на фиг. 2,
на фиг. 4 - схематическое подробное изображение еще одного ведомого элемента, входящего в состав ведомого узла магнитного тормозного узла предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины, показанного на фиг. 2,
на фиг. 5 - схематическое подробное изображение выполненного в виде постоянного магнита тормозного элемента, входящего в состав магнитного тормозного узла предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины,
на фиг. 6 - схематическое подробное изображение магнитного тормозного узла, предназначенного для установки на предлагаемую в изобретении технологическую машину, показанную на фиг. 1, и выполненного в виде сборочного модуля,
на фиг. 7 - схематическое подробное изображение дополнительного сборочного модуля, устанавливаемого в качестве альтернативы на предлагаемую в изобретении технологическую машину, показанную на фиг. 1,
на фиг. 8 - схематическое подробное изображение альтернативного варианта выполнения предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины и
на фиг. 9 - схематическое подробное изображение еще одного альтернативного варианта выполнения предлагаемого в изобретении тормозного устройства технологической машины.
На фиг. 1 показана переносная технологическая машина 12а, выполненная в виде угловой шлифовальной машины 60а и содержащая тормозное устройство 10а. Угловая шлифовальная машина 60а содержит узел 62а защитного кожуха, корпус 64а и основную рукоятку 66а, проходящую с противоположной рабочему инструменту 68а стороны 70а корпуса 64а машины в направлении 72а главной протяженности угловой шлифовальной машины 60а. При этом рабочий инструмент 68а выполнен в виде шлифовального круга. Вместе с тем, рабочий инструмент 68а также может быть выполнен в виде отрезного или полировального круга. Корпус 64а машины включает в себя корпус 74а двигателя для размещения приводного узла 30а угловой шлифовальной машины 60а и корпус 76а редуктора для размещения ведомого узла 42а тормозного устройства 10а технологической машины. Приводной узел 30а предусмотрен для приведения во вращение рабочего инструмента 68а посредством ведомого узла 42а. Ведомый узел 42а соединен с приводным узлом 30а посредством приводного элемента 32а приводного узла 30а, приводимого во вращение вокруг оси 56а вращения. Приводной элемент 32а выполнен в виде вала 58а якоря (фиг. 2). На корпусе 76а редуктора расположена дополнительная рукоятка 78а. Дополнительная рукоятка 78а проходит поперек направления 72а главной протяженности угловой шлифовальной машины 60а.
Тормозное устройство 10а технологической машины расположено в корпусе 76а редуктора угловой шлифовальной машины 60а. Кроме того, тормозное устройство 10а технологической машины содержит магнитный тормозной узел 14a и механический узел 16а активизации (фиг.2). Узел 16a активизации предусмотрен для того, чтобы вследствие относительного движения изменять параметр магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом 14a. Кроме того, тормозное устройство 10a технологической машины содержит ведомый узел 42a, имеющий ведомый элемент 44a, на котором расположен по меньшей мере один тормозной элемент 18a, входящий в состав магнитного тормозного узла 14a и выполненный в виде первого постоянного магнита 20a. Ведомый узел 42a выполнен в виде угловой передачи 48a, которая для передачи крутящих моментов связана с приводным узлом 30a угловой шлифовальной машины 60a. Магнитный тормозной узел 14a расположен, вдоль силового потока, начинающегося от приводного узла 30a, за выходным зубчатым колесом 50a угловой передачи 48a. При этом ведомый элемент 44a выполнен в виде ведомого конического зубчатого колеса 82a. Ведомое коническое зубчатое колесо 82a в собранном состоянии тормозного устройства 10a технологической машины находится в зацеплении с шестерней 84a приводного узла 30a. Таким образом, выходное зубчатое колесо 50a передачи образовано ведомым коническим зубчатым колесом 82a.
Кроме того, ведомый узел 42a содержит установленный с возможностью вращения шпиндель 86a, опорный фланец 88a, опорный элемент 90a, расположенный в опорном фланце 88a, а также ведомый элемент 46a, соединенный со шпинделем 86a с фиксацией от проворачивания относительно него и выполненный в виде поводкового элемента 92a. Ведомое коническое зубчатое колесо 82a установлено на шпинделе 86a по посадке с зазором. Опорный фланец 88a посредством крепежных элементов (на чертежах не показаны) ведомого узла 42a соединен разъемным образом с корпусом 76a редуктора. Кроме того, для обработки заготовки, или обрабатываемого изделия, рабочий инструмент 68a можно присоединить посредством зажимного элемента (на чертеже не показан) к шпинделю 86a с фиксацией от проворачивания относительно него. Это позволяет приводить рабочий инструмент 68a во вращение во время работы угловой шлифовальной машины 60a. Тормозное устройство 10a технологической машины также содержит предохранительный узел 94a, предусмотренный для предотвращения самопроизвольного отделения рабочего инструмента 68а и/или крепежного элемента от шпинделя 86a в режиме торможения. Предохранительный узел 94a при этом выполнен в виде посадочного фланца 96a, соединенного за счет геометрического замыкания со шпинделем 86a с фиксацией от проворачивания относительно него. Вместе с тем, посадочный фланец 96a может быть соединен со шпинделем 86a с фиксацией от проворачивания относительно него посредством других подходящих с точки зрения специалиста видов соединения.
На фиг.3 приведено подробное изображение ведомого конического зубчатого колеса 82a ведомого узла 42а. Ведомое коническое зубчатое колесо 82a выполнено из магнитопроводящего материала, например ферромагнитного материала. Это обеспечивает уплотнение магнитного поля в области ведомого конического зубчатого колеса 82a и уменьшение магнитных потоков рассеяния. Кроме того, ведомое коническое зубчатое колесо 82a на своей противоположной зубчатому венцу 98a стороне 100a имеет три передающих вращение элемента 102a, 104a, 106a. Вместе с тем, ведомое коническое зубчатое колесо 82a может иметь отличное от трех число передающих вращение элементов 102a, 104a, 106a. Специалист, в зависимости от области применения, сможет выбрать подходящее число передающих вращение элементов 102a, 104a, 106a на ведомом коническом зубчатом колесе 82a. Передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a расположены на противоположной зубчатому венцу 98a стороне 100a ведомого конического зубчатого колеса 82a и равномерно распределены в окружном направлении 80a. Окружное направление 80a проходит при этом в плоскости, перпендикулярной оси 108a вращения ведомого конического зубчатого колеса 82a. Во время работы ручной машины ведомое коническое зубчатое колесо 82a вращается вокруг оси 108a вращения, передавая крутящий момент на рабочий инструмент 68a. Кроме того, передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a выступают перпендикулярно противоположной зубчатому венцу 98a стороне 100a ведомого конического зубчатого колеса 82a. В собранном состоянии ведомого узла 42a передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a выступают в направлении поводкового элемента 92a (фиг.2).
На фиг.4 приведено подробное изображение поводкового элемента 92a. Для размещения передающих вращение элементов 102a, 104a, 106a в поводковом элементе 92a имеются гнезда 110a, 112a, 114a передачи вращения. Таким образом, в собранном состоянии передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a входят вдоль оси 108a вращения ведомого конического зубчатого колеса 32a в гнезда 110a, 112a, 114a передачи вращения. Гнезда 110a, 112a, 114a передачи вращения выполнены в поводковом элементе 92a и равномерно распределены в окружном направлении 80a. Кроме того, гнезда 110a, 112a, 114a передачи вращения имеют большую по сравнению с передающими вращение элементами 102a, 104a, 106a протяженность в окружном направлении 80a. Этим обеспечивается определенный угловой люфт между ведомым коническим зубчатым колесом 82a и поводковым элементом 92a в окружном направлении 80a. Угловой люфт определяется угловым диапазоном, в пределах которого ведомое коническое зубчатое колесо 82a может поворачиваться относительно поводкового элемента 92a. При этом угловой диапазон образован путем деления полной длины окружности величиной 360° на число полюсов постоянных магнитов 20a, 22a. Таким образом, передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a могут перемещаться в окружном направлении 80a в гнездах 110a, 112a, 114a передачи вращения относительно границ этих гнезд 110a, 112a, 114a. При прилегании передающих вращение элементов 102a, 104a, 106a к границам гнезд 110a, 112a, 114a передачи вращения поводковый элемент 92a соединяет ведомое коническое зубчатое колесо 82a со шпинделем 86a с фиксацией от проворачивания относительно него. Относительное движение ведомого конического зубчатого колеса 82a относительно поводкового элемента 92a используется узлом 16a активизации для изменения параметра магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом 14a. Вместе с тем, возможен также вариант осуществления изобретения, в котором передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a расположены на поводковом элементе 92a, а гнезда 110a, 112a, 114a передачи вращения расположены в ведомом коническом зубчатом колесе 82a. Передающие вращение элементы 102a, 104a, 106a ведомого конического зубчатого колеса 82а и гнезда 110а, 112а, 114а передачи вращения, выполненные в поводковом элементе 92a, образуют механический узел 16a активизации.
Первый постоянный магнит 20a, соединенный с ведомым коническим зубчатым колесом 82a с фиксацией от проворачивания относительно него, выполнен кольцеобразным (фиг.5). Первый постоянный магнит 20a расположен на противоположной зубчатому венцу 98a стороне 100a ведомого конического зубчатого колеса 82a. Кроме того, первый постоянный магнит 20a имеет угловые сегменты 116a, 118a, равномерно распределенные в окружном направлении 80a. Угловые сегменты 116a, 118a имеют чередующиеся в окружном направлении 80a полярности. Полярности непрерывно чередуются в окружном направлении 80a между северным магнитным полюсом и южным магнитным полюсом. Магнитный тормозной узел 14a включает в себя еще один тормозной элемент 24a, выполненный в виде второго постоянного магнита 22a. Второй постоянный магнит 22a выполнен кольцеобразным и имеет равномерно распределенные в окружном направлении 80a угловые сегменты (на чертежах не показаны). Кроме того, второй постоянный магнит 22a посредством замыкающего магнитную цепь элемента 38a установлен на поводковом элементе 92a с фиксацией от проворачивания относительно него. Замыкающий магнитную цепь элемент 38а предусмотрен для уплотнения магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом 14a, в области магнитного тормозного узла 14a и для уменьшения магнитных потоков рассеяния.
Кроме того, магнитный тормозной узел 14a имеет еще один тормозной элемент 34a, выполненный в виде вихретокового элемента 36a. Соответственно, магнитный тормозной узел 14a выполнен в виде вихретокового тормоза 26a. Вихретоковый элемент 36a выполнен из электропроводящего материала, например из алюминия и/или меди. Кроме того, в осевом направлении вдоль оси 108a вращения ведомого конического зубчатого колеса вихретоковый элемент 36a расположен между первым постоянным магнитом 20a и вторым постоянным магнитом 22a. Вихретоковый элемент 36a неподвижно соединен с опорным фланцем 88a. Таким образом, во время работы угловой шлифовальной машины 60a первый постоянный магнит 20а и второй постоянный магнит 22a посредством шпинделя 86a совершают движение относительно вихретокового элемента 36a. Во избежание магнитного короткого замыкания поводковый элемент 92a и шпиндель 86a выполнены из ненамагничиваемого материала, например из высококачественной стали и т.д.
При нахождении угловой шлифовальной машины 60a в состоянии покоя, т.е. в выключенном состоянии, магнитный тормозной узел 14a находится в режиме торможения. В режиме торможения противоположно направленные (разноименные) полярности угловых сегментов 116a, 118a первого постоянного магнита 20a, с одной стороны, и угловых сегментов второго постоянного магнита 22a, с другой стороны, расположены, если смотреть вдоль оси 108a вращения ведомого конического зубчатого колеса 82a, напротив друг друга. При включении угловой шлифовальной машины 60a путем запитывания электродвигателя приводного узла 30a ведомое коническое зубчатое колесо 82a приводится во вращение шестерней 84a. При этом ведомое коническое зубчатое колесо 82a поворачивается относительно поводкового элемента 92a вокруг оси 108a вращения до упора передающих вращение элементов 102a, 104a, 106a в границы гнезд 110a, 112a, 114a передачи вращения, т.е. в стенки, ограничивающие эти гнезда. За счет этого ведомое коническое зубчатое колесо 82a соединяется со шпинделем 86a с фиксацией от проворачивания. В результате этого шпиндель 86a приводится во вращение. Соответственно, закрепленный на шпинделе 86a рабочий инструмент 68a также приводится во вращение. Во время работы угловой шлифовальной машины 60а на вихретоковый элемент 36a действуют небольшие магнитные силы. Для уменьшения магнитных сил постоянные магниты 20a, 22a, дополнительно к их повороту относительно друг друга, могут поступательно перемещаться относительно друг друга посредством узла 16a активизации вдоль оси 108a вращения. При этом может изменяться расстояние между постоянными магнитами 20a, 22a. Например, на шпинделе 86a может быть предусмотрен паз, имеющий математически определенный угол подъема вдоль оси 108a вращения. В этот паз может входить, например, соответствующий выступ. Вследствие относительного движения вокруг оси 108a вращения ведомого конического зубчатого колеса 82a первый постоянный магнит 20a может перемещаться относительно второго постоянного магнита 22a в направлении от поводкового элемента 92a.
Вследствие относительного движения между ведомым коническим зубчатым колесом 82a и поводковым элементом 92а первый постоянный магнит 20a поворачивается относительно второго постоянного магнита 22a. В результате магнитный тормозной узел 14a переключается в рабочий режим, в котором на вихретоковый элемент 36a действуют небольшие магнитные силы, создаваемые магнитным тормозным узлом 14a. Узел 16a активизации при переходе из режима торможения в рабочий режим изменяет положение полюсов первого постоянного магнита 20a относительно второго постоянного магнита 22a магнитного тормозного узла 14a. Таким образом, в рабочем режиме одинаково направленные (одноименные) полярности угловых сегментов 116a, 118a первого постоянного магнита 20a, с одной стороны, и угловых сегментов второго постоянного магнита 22a, с другой стороны, расположены, если смотреть вдоль оси 108a вращения ведомого конического зубчатого колеса 82a, напротив друг друга.
При выключении угловой шлифовальной машины 60a шестерня 84a тормозится электродвигателем. Закрепленный на шпинделе 86a рабочий инструмент 68a продолжает вращаться по инерции. Шпиндель 86a, таким образом, также продолжает вращаться вокруг оси 108a вращения. Рабочий инструмент 68a имеет, по сравнению с шестерней 84a, больший момент инерции массы. Таким образом, шестерня 84a тормозит ведомое коническое зубчатое колесо 82a. Ведомое коническое зубчатое колесо 82a поворачивается относительно поводкового элемента 92а вокруг оси 108a вращения до упора передающих вращение элементов 102a, 104a, 106a в границы гнезд 110a, 112a, 114a передачи вращения, т.е. в стенки, ограничивающие эти гнезда. При этом магнитный тормозной узел 14a переключается в режим торможения. Два постоянных магнита 20a, 22a поворачиваются относительно друг друга. Первый постоянный магнит 20a поворачивается при этом относительно второго постоянного магнита 22a до тех пор, пока противоположно направленные (разноименные) полярности угловых сегментов 116a, 118a первого постоянного магнита 20a, с одной стороны, и угловых сегментов второго постоянного магнита 22a, с другой стороны, не установятся, если смотреть вдоль оси вращения 108 ведомого конического зубчатого колеса 82a, напротив друг друга. Благодаря этому в вихретоковом элементе 36a наводится напряжение. Наведенное напряжение вызывает вихреобразное прохождение тока перпендикулярно магнитному потоку, создаваемому магнитным тормозным узлом 14a. При этом формируются вихревые токи. Вихревые токи порождают в вихретоковом элементе 36a магнитное поле, противодействующее магнитному полю постоянных магнитов 20a, 22a. За счет этого создается тормозной момент, тормозящий постоянные магниты 20a, 22a, вращающиеся вместе со шпинделем 86а относительно вихретокового элемента 36a. Таким образом, также затормаживаются шпиндель 86a и рабочий инструмент 68a. Напряженность магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом 14a, а соответственно, и распространение магнитного потока магнитного тормозного узла 14a для создания тормозного момента зависит от расстояния, измеряемого вдоль оси 108a вращения, между первым постоянным магнитом 20a и вторым постоянным магнитом 22a и от взаимного положения полюсов первого постоянного магнита 20a и второго постоянного магнита 22a в окружном направлении 80a.
Кроме того, магнитный тормозной узел 14a вместе с узлом 16a активизации и ведомым узлом 42a выполнен в виде сборочного модуля 54a (фиг.6). Таким образом, сборочный модуль 54a образует тормозное устройство 10a технологической машины. Сборочный модуль 54a включает в себя четыре крепежных элемента, выполненных в виде винтов (на чертеже не показаны). Винты предусмотрены для разъемного соединения сборочного модуля 54a с корпусом 76a редуктора. При необходимости оператор может снять сборочный модуль 54a с корпуса 76a редуктора. Таким образом, угловая шлифовальная машина 60a и ее тормозное устройство 10a образуют обрабатывающую систему. Обрабатывающая система включает в себя другой сборочный модуль 120a. Этот другой сборочный модуль 120a включает в себя ведомый узел 122a выполненный в виде угловой передачи. Другой сборочный модуль 120a может быть установлен оператором, в качестве альтернативы сборочному модулю 54a, на корпусе 76a редуктора. Таким образом, у оператора имеется возможность оснащения угловой шлифовальной машины 60a сборочным модулем 54a с магнитным тормозным узлом 14a, узлом 16a активизации и ведомым узлом 42a либо сборочным модулем 120a с ведомым узлом 122a. Для случая применения, в котором угловая шлифовальная машина 60a должна эксплуатироваться отдельно от тормозного устройства 10a, оператор может заменить сборочный модуль 54a другим сборочным модулем 120a, входящим в состав обрабатывающей системы. Для этого оператору нужно лишь снять сборочный модуль 54a с корпуса 76a редуктора и установить на корпусе 76a редуктора другой сборочный модуль 120a.
В альтернативном варианте выполнения тормозного устройства 10a технологической машины оно может содержать, дополнительно к магнитному тормозному узлу 14a, еще один, дополнительный, магнитный тормозной узел, который расположен в корпусе 74a двигателя угловой шлифовальной машины 60a. При этом тормозное устройство 10a технологической машины может включать в себя приводной узел 30a, имеющий приводной элемент, на котором расположен тормозной элемент, входящий в состав дополнительного магнитного тормозного узла. Кроме того, тормозное устройство 10a технологической машины может содержать охлаждающий узел, предусмотренный для того, чтобы в режиме торможения отводить теплоту, выделяемую магнитным тормозным узлом 14a вследствие внутреннего трения вихретокового элемента 36a. Кроме того, магнитный тормозной узел 14а может иметь электромагнит 52а (обозначен условно прерывистой линией). Электромагнит 52а может быть предусмотрен для того, чтобы во время пуска приводного узла 30a создавать дополнительный крутящий момент, позволяющий выводить электродвигатель на рабочую частоту вращения за короткий отрезок времени, например для реализации форсированного режима. Вместе с тем, электромагнит 52a также может быть предусмотрен для усиления магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 20a, 22a. Благодаря этому можно получить сильный тормозной момент для затормаживания вихретокового элемента 36a. При этом электромагнит 52a может быть связан, например, с устройством безопасности (на чертеже не показано), которое приводит электромагнит 52a в действие, например при разрыве рабочего инструмента 68a, чтобы воспрепятствовать дальнейшему вращению шпинделя угловой шлифовальной машины 60а, или затормозить шпиндель.
На фиг.8 и 9 представлены альтернативные варианты осуществления изобретения. Элементы конструкции, признаки и функции, остающиеся в основном неизменными, обозначены в принципе теми же номерами позиций. Для проведения различий между вариантами осуществления изобретения номера позиций на чертежах снабжены, соответственно представленным на этих чертежах вариантам, буквами "a"-"c". Нижеследующее описание ограничивается в основном отличиями от первого варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.1-7, причем в отношении элементов конструкции, признаков и функций, остающихся неизменными, можно обращаться к описанию первого варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.1-7.
На фиг.8 показано альтернативное тормозное устройство 10b технологической машины, расположенное в корпусе 76b редуктора угловой шлифовальной машины 60b. Тормозное устройство 10b технологической машины содержит магнитный тормозной узел 14b, выполненный в виде вихретокового тормоза 26b. Кроме того, тормозное устройство 10b технологической машины содержит механический узел 16b активизации. Механический узел 16b активизации имеет конструкцию, аналогичную конструкции механического узла 16a активизации, показанного на фиг.2. Узел 16b активизации предусмотрен для того, чтобы вследствие относительного движения изменять параметр магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом 14b. Магнитный тормозной узел 14b включает в себя тормозной элемент 18b, выполненный в виде первого постоянного магнита 20b и соединенный с фиксацией от проворачивания с ведомым элементом 44b ведомого узла 42b тормозного устройства 10b технологической машины, выполненным в виде ведомого конического зубчатого колеса 82b. Кроме того, магнитный тормозной узел 14b включает в себя тормозной элемент 24b, выполненный в виде второго постоянного магнита 22b и соединенный с фиксацией от проворачивания с ведомым элементом 46b ведомого узла 42b, выполненным в виде поводкового элемента 92b. Поводковый элемент 92b выполнен из магнитопроводящего материала, например ферромагнитного материала. Это обеспечивает уплотнение магнитного поля, создаваемого вторым постоянным магнитом 22b, в области второго постоянного магнита 22b и уменьшение магнитных потоков рассеяния.
Постоянные магниты 20b, 22b выполнены трубчатыми. При этом первый постоянный магнит 20b посредством замыкающего магнитную цепь элемента 40b установлен у буртика 124b ведомого конического зубчатого колеса 82b. Буртик 124b проходит в окружном направлении 80b по всей окружности ведомого конического зубчатого колеса 82b. Окружное направление 80b проходит в плоскости, перпендикулярной оси 108b вращения ведомого конического зубчатого колеса 82b. Кроме того, буртик 124b выступает перпендикулярно противоположной зубчатому венцу 98b стороне 100b в направлении от зубчатого венца. Второй постоянный магнит 22b расположен на наружной боковой поверхности поводкового элемента 92b, проходящей в окружном направлении 80b. Таким образом, постоянные магниты 20b, 22b расположены с радиальным промежутком, находясь на расстоянии друг от друга в направлении, перпендикулярном оси 108b вращения. Магнитный тормозной узел 14b также включает в себя еще один тормозной элемент 34b, выполненный в виде вихретокового элемента 36b. Вихретоковый элемент 36b расположен, в направлении, перпендикулярном оси 108b вращения, между постоянными магнитами 20b, 22b. Кроме того, вихретоковый элемент 36b выполнен из электропроводящего материала, например из алюминия и/или меди. Узел 16b активизации изменяет положение полюсов первого постоянного магнита 20b относительно второго постоянного магнита 22b. В отношении принципа действия узла 16b активизации и принципа действия магнитного тормозного узла 14b, выполненного в виде вихретокового тормоза 26b, можно обратиться к описанию, относящемуся к фиг.1-7.
Кроме того, магнитный тормозной узел 14b вместе с узлом 16b активизации и ведомым узлом 42b выполнен в виде сборочного модуля 54b. Таким образом, сборочный модуль 54b образует тормозное устройство 10b технологической машины.
На фиг.9 показано еще одно альтернативное тормозное устройство 10c технологической машины, расположенное в корпусе редуктора 76c угловой шлифовальной машины 60c. Тормозное устройство 10c технологической машины содержит магнитный тормозной узел 14c, выполненный в виде гистерезисного тормоза 28c. Кроме того, тормозное устройство 10c технологической машины содержит механический узел 16c активизации. Механический узел 16c активизации имеет конструкцию, аналогичную конструкции механического узла 16a активизации, показанного на фиг.2. Узел 16c активизации предусмотрен для того, чтобы вследствие относительного движения изменять параметр магнитного поля, создаваемого магнитным тормозным узлом 14c. Кроме того, магнитный тормозной узел 14c имеет конструкцию, в основном аналогичную конструкции магнитного тормозного узла 14a, показанного на фиг.2. Магнитный тормозной узел 14c включает в себя тормозной элемент 18с, выполненный в виде первого постоянного магнита 20с и соединенный с фиксацией от проворачивания с ведомым элементом 44c ведомого узла 42c тормозного устройства 10c технологической машины, выполненным в виде ведомого конического зубчатого колеса 82c. Кроме того, магнитный тормозной узел 14с включает в себя тормозной элемент 24с, выполненный в виде второго постоянного магнита 22c и соединенный с фиксацией от проворачивания с ведомым элементом 46c ведомого узла 42c, выполненным в виде поводкового элемента 92c. Кроме того, магнитный тормозной узел 14c включает в себя еще один тормозной элемент 34c, выполненный в виде гистерезисного элемента 126c. Гистерезисный элемент 126c расположен, в осевом направлении вдоль оси 108c вращения ведомого конического зубчатого колеса 82c, между первым постоянным магнитом 20c и вторым постоянным магнитом 22c. Вместе с тем, гистерезисный элемент 126c также может быть расположен между постоянными магнитами 20c, 22c в направлении, перпендикулярном оси 108c вращения (см. фиг.8).
В режиме торможения магнитного тормозного узла 14c одинаково направленные (одноименные) полярности угловых сегментов первого постоянного магнита 20c, с одной стороны, и угловых сегментов второго постоянного магнита 22c, с другой стороны, расположены, если смотреть вдоль оси 108c вращения ведомого конического зубчатого колеса 82c, напротив друг друга. При этом на гистерезисный элемент 126c действует магнитное поле постоянных магнитов 20c, 22c. Благодаря этому в гистерезисном элементе 126c возникает идущий в окружном направлении 80c магнитный поток силовых линий. Этот магнитный поток силовых линий создает крутящий момент, противодействующий вращательному движению постоянных магнитов 20c, 22c, вращающихся вместе со шпинделем 86c ведомого узла 42c. Таким образом, происходит затормаживание постоянных магнитов 20c, 22c. Крутящий момент для торможения постоянных магнитов 20c, 22c создает удерживающее усилие, действующее на постоянные магниты 20c, 22c, когда они неподвижны. Таким образом, магнитный тормозной узел 14с, выполненный в виде гистерезисного тормоза 28c, может использоваться в качестве стопорного (стояночного) тормоза. В рабочем режиме противоположно направленные (разноименные) полярности угловых сегментов 116c, 118c первого постоянного магнита 20c, с одной стороны, и угловых сегментов второго постоянного магнита 22с, с другой стороны, расположены, если смотреть вдоль оси 108c вращения ведомого конического зубчатого колеса 82c, напротив друг друга. На гистерезисный элемент 126c действуют небольшие магнитные силы, обусловленные магнитным полем постоянных магнитов 20c, 22c. При этом гистерезисный элемент 126c вертикально, вдоль оси 108c вращения, пронизывает магнитный поток силовых линий.
Кроме того, магнитный тормозной узел 14c вместе с узлом 16c активизации и ведомым узлом 42c выполнен в виде сборочного модуля 54c. Таким образом, сборочный модуль 54c образует тормозное устройство 10c технологической машины.