УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ МАТЕРИАЛА
FACILITY FOR CUTTING OF MATERIAL

Данное техническое решение относится к устройствам для резки преимущественно натурального или искусственного камня с одновременным удалением отходов, включая пыль, из зоны резания. Оно может быть использовано для резки других материалов, которые при их резке создают большое количество пыли.
Известны устройства для резки материала, каждое из которых содержит корпус, установленный в нем режущий дисковый элемент, соединенный через редуктор с электродвигателем, при этом с редуктором соединен воздушный насос для удаления из зоны резания отходов, в корпусе насоса образована рабочая полость, сообщенная с одной стороны с атмосферой через воздушный патрубок, а с другой стороны рабочая полость насоса сообщена через выпускной патрубок с гибком воздуховодом, соединенным с контейнером для сбора отходов (WO 00/51785, US 2003/51785 A1, US 4022182, US 2008/0011138 A1, JP 47-31278, JP 3-98776, JP 2004-142398, DE 19827334 A1, DE 3937305 A1, RU 2127663, RU 2139788 C1, GB 2236275 A и GB 1315720). Из известных технических решений близкими по сущности являются технические решения, представленные в US 4022182, US 2008/0011138 A1, JP 47-31278, JP 47-31278 и JP 2004-142398.
В патенте US 4022182 представлено устройство, содержащее основание и шарнирно связанный с ним кожух, в котором на шпинделе, связанном с электродвигателем, расположен режущий инструмент, средство подачи в зону резания жидкости и отверстие для отвода отходов резания. В заявке US 2008/0011138 A1 представлено устройство, которое содержит кожух, режущий дисковый элемент, соединенный через редуктор с электродвигателем, при этом с редуктором соединен воздушный насос для удаления из зоны резания отходов, в корпусе насоса образована рабочая полость, сообщенная с одной стороны с атмосферой через воздушный патрубок, а с другой стороны рабочая полость насоса сообщена через выпускной патрубок с гибким воздуховодом, соединенным с контейнером для сбора отходов. В заявках JP 47-31278, JP 47-31278 и JP 2004-142398 представлены устройства, каждое из которых содержит корпус, расположенный на нем режущий дисковый элемент, соединенный через редуктор с электродвигателем, при этом на валу электродвигателя установлена турбина воздушного насоса для удаления из зоны резания отходов, в корпусе образована рабочая полость, сообщенная с одной стороны с атмосферой через воздушный патрубок в зоне резания, а с другой стороны рабочая полость насоса сообщена через выпускной патрубок с воздуховодом, соединенным с контейнером для сбора отходов.
Техническим результатом представленного в данном описании устройства является повышение его компактности и удобства работы. Другим полученным результатом является простота конструкции устройства. Результат получен устройством для резки материала, характеризующимся тем, что оно содержит основание, шарнирно связанный с ним кожух, расположенный в кожухе режущий дисковый элемент, связанный с электродвигателем, с которым связан установленный в корпусе воздушный насос с турбиной для удаления из зоны резания отходов, при этом корпус насоса образует собой рабочую полость, сообщенную с атмосферой через воздушный патрубок кожуха и через выпускной патрубок - с гибким воздуховодом, сообщенным с контейнером для сбора отходов, кожух выполнен полусферическим и на нем подвижно расположено основание, выполненное из параллельно расположенных и жестко соединенных между собой пластин таким образом, что образованная воздушная полость между пластинами основания и воздушная полость кожуха сообщены, в полости кожуха расположен шпиндель с закрепленным в нем режущим элементом, шпиндель закреплен на кожухе посредством редуктора, с которым жестко соединен корпус воздушного насоса, полость кожуха и полость корпуса воздушного насоса сообщены таким образом, что корпус воздушного насоса своей стенкой, состыкованной со стенкой кожуха, образует рабочую полость воздушного насоса, связь электродвигателя с воздушным насосом и режущим элементом осуществлена через первый и второй редукторы, каждый из которых выполнен одноступенчатым, и ступень редуктора, который связан с режущим элементом, содержит закрепленную на валу электродвигателя ведущую шестерню, введенную в зацепление с зубчатым колесом, закрепленным на шпинделе, ступень второго редуктора содержит ведомую шестерню, закрепленную на валу турбины воздушного насоса, которая установлена в его корпусе, при этом ведомая шестерня введена в зацепление с зубчатым колесом, оси шестерен расположены под углом, находящимся в пределах 90÷170°, а вал электродвигателя расположен под углом к опорной поверхности основания, находящимся в пределах 0÷90°.
На фиг 1 показано устройство на виде сбоку,
на фиг.2 - вид А на фиг.1,
на фиг.3 - кинематическая схема привода устройства,
на фиг.4 - схема расположения устройства на спине рабочего.
Устройство содержит основание 1 (фиг.1), с которым осью 2 шарнирно связан полый кожух 3 с возможностью его поворота относительно основания в вертикальной плоскости. Кожух выполнен в виде открытой снизу полусферы. Основание выполнено из двух соединенных пластин 4, которые с одной стороны жестко связаны между собой перемычкой 5, а с другой стороны они связаны между собой осью 2. Основание снизу и сверху имеет открытые стороны.
С кожухом связан шпиндель 6 с установленным на нем, по крайней мере, одним режущим элементом 7, например дисковой алмазной фрезой или с двумя фрезами, как это показано на фиг.2. Связь шпинделя с кожухом осуществлена посредством редуктора 8, который жестко соединен с кожухом и электродвигателем 9. Устройство имеет второй редуктор 10, который связан с электродвигателем через первый редуктор 8 и соединен с первым редуктором кинематически. Первый редуктор 8, соединенный со шпинделем 6, служит для вращения режущего элемента 7, второй редуктор соединен с воздушной турбиной 11 воздушного насоса, установленной в его корпусе 12. Корпус 12 насоса соединен с кожухом.
Корпус насоса образует собой рабочую полость 13, сообщенную с одной стороны с атмосферой через воздушный патрубок 14, а с другой стороны рабочая полость 13 насоса сообщена через выпускной патрубок 15 с гибком воздуховодом 16 (фиг.4), сообщенным с контейнером 17 для сбора отходов резания материала (пыли, мелких фракций материала и других частиц, образующихся при его резании фрезой). Патрубок 15 соединен с воздуховодом 16 средством соединения 18. Контейнер 17 закреплен на спине рабочего специальным средством крепления, например посредством надетого на рабочего жилета 19, к которому прикреплен контейнер, или другим средством. В другом исполнении контейнер закреплен на кожухе. Контейнер выполнен преимущественно из гибкого пористого материала, имеющего микроскопические щели для выхода из него воздуха, и, по сути, он выполняет кроме своей основной функции сбора отходов функцию фильтра, фильтрующего поступающий в контейнер загрязненный воздух. Полость контейнера, таким образом, сообщена с атмосферой. Контейнер в ином исполнении выполнен из другого материала, имеет фильтр воздушной очистки, установленный в выходном отверстии контейнера, через которое полость контейнера сообщена с атмосферой.
Следует отметить, что указанные редукторы выполнены одноступенчатыми. Ступень редуктора 8 (фиг.3) содержит закрепленную на валу электродвигателя 9 ведущую зубчатую шестерню 20, введенную в зацепление с раздаточным зубчатым колесом 21 редуктора 8. Ступень второго редуктора 10 содержит ведомую зубчатую шестерню 22, введенную в зацепление с зубчатым колесом 21 редуктора 8. Диаметр каждой конической шестерни меньше диаметра зубчатого колеса. Оси шестерен 20 и 22 расположены под оптимальным углом с точки зрения компоновки устройства и удобства его использования. Опытным путем установлены пределы 90÷170°, в которых находится указанный угол, равный 120°. Этот угол отвечает условию максимальной компактности устройства, существенно влияющей на удобство его использования и эргономические качества. Существенно, что редукторы с соответствующими им передаточными числами в конструкции устройства объединены в один редуктор привода устройства, при этом подбор передаточных чисел такого редуктора выполнен из условия наибольшей эффективности резания материала и наибольшей эффективности отвода от зоны резания отходов при минимальных потерях мощности. Это достигнуто за счет эффективного разделения мощности на два потока - на быстроходный привод воздушной турбины и на тихоходный привод режущего элемента путем использования трех элементов редуктора - двух шестерен и одного зубчатого колеса с минимальным числом ступеней и, соответственно, минимальными потерями кпд на зацепление шестерен.
Основание 1 сзади имеет открытую сторону или проем 23 (справа на фиг.1). Кожух охватывает основание 1 сверху, с его задней стороны и с его боковых сторон таким образом, что воздушная полость между пластинами 4 основания 1 и воздушная полость 24 кожуха сообщены и представляют собой одну регулируемую по высоте и объему воздушную полость, в которой расположен каждый режущий элемент 7. Регулировка указанного объема осуществляется путем поворота кожуха 3 вокруг оси относительно основания 1 с последующей фиксацией кожуха на основании в заданном рабочем положении фиксатором (не показан).
Кожух 3 и корпус 12 воздушного насоса жестко соединены между собой и их полости сообщены таким образом, что корпус 12 своей стенкой 25, состыкованной со стенкой кожуха, образует сужающуюся по ходу движения воздуха в сторону выпускного патрубка 15 полость. Турбина 11 воздушного насоса насажена на валу 26 ведомой шестерни 22 редуктора и расположена в полости 13 корпуса воздушного насоса. Вал 26 закреплен на корпусе 12. Материал для резания показан позицией 27.
Существенно, что вал 28 (фиг.3) электродвигателя расположен под углом к опорной поверхности 29 основания 1 и этот угол находится в пределах 0÷90°, при этом оптимальным углом с точки зрения компоновки и удобства использования устройства является угол, равный 45°.
Работает устройство следующим образом. Регулируют высоту режущего элемента 7 (фиг.1) относительно основания 1 путем поворота основания относительно кожуха вокруг оси 2 и фиксируют кожух на основании фиксатором (не показан). Устанавливают устройство опорной поверхностью 29 основания 1 на плоскость разрезаемого или подлежащего штроблению материала 27. Включают электродвигатель 9, заглубляют режущий элемент 7 в материал 27 и перемещают усилием Р1 устройство по ходу резания материала. При этом усилием Р прижимают кожух в сторону основания 1.
В процессе резания материала режущим элементом 7, вращаемым по стрелке в переднюю сторону устройства, отходы по касательной перемещаются между пластинами 4 основания и боковыми стенками кожуха 3, поступают в рабочую полость 13 корпуса 12 воздушного насоса и воздушным потоком, создаваемым турбиной 11 воздушного насоса, отходы выносятся в выпускной патрубок 15, гибкий шланг 16 и собираются в контейнере 17. При этом избыток воздуха в контейнере под давлением выходит в атмосферу через микроскопические щели материала контейнера, фильтруется и очищается от пыли материалом контейнера. В случае выполнения контейнера из непористого материала избыток воздуха в контейнере выходит в атмосферу через выпускное отверстие контейнера и через установленный в этом отверстии фильтр.
Благодаря компоновке устройства удалось создать эргономичную и удобную, с минимальными размерами конструкцию, позволяющую резать материал и собирать отходы резания, что практически исключает пыление при работе устройства, причем существенными особенностями конструкции является взаимное расположение редукторов, кожуха, основания и электродвигателя, а также конструкция основания, подвижная с возможностью фиксации связь основания с кожухом, соединение корпуса воздушного насоса с кожухом, конструктивное выполнение двух редукторов, шестерни которых расположены под оптимальным углом, и выбор оптимального угла наклона вала электродвигателя к опорной поверхности основания. Эти особенности устройства позволили создать компактную конструкцию, максимально отвечающую современным эргономическим требованиям.