РУЧНАЯ МАШИНА, ПРЕЖДЕ ВСЕГО РУЧНАЯ МАШИНА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
HAND-HELD MACHINE, PARTICULARLY, MANUAL ELECTRICALLY DRIVEN MACHINE

Настоящее изобретение относится к ручной машине, прежде всего к ручной машине с электрическим приводом, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
В публикации DE 102004050798 А1 описана ручная машина с приводимым в колебательное движение приводным валом, на котором съемным образом крепится рабочий инструмент.В качестве приводного двигателя применен электродвигатель, выходной вал которого приводит в движение эксцентриковый диск, который воздействует на передаточный рычаг, соединенный с приводным валом с фиксацией от проворачивания и предназначен для преобразования вращательного движения эксцентрикового диска в колебательное движение приводного вала.
В результате сообщения рабочему инструменту колебательного движения возникают вибрации, которые вносят свой вклад в шум от работающей машины и в особенности создают механическую нагрузку на элементы конструкции ручной машины. Поэтому эти вибрации стремятся уменьшить подходящими конструктивными мероприятиями, например, применением демпфирующих элементов. При этом необходимо обращать внимание на то, чтобы конструктивные мероприятия по демпфированию вибраций были эффективными на протяжении длительного срока службы.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы простыми конструктивными мероприятиями добиться эффективного уменьшения вибраций в ручной машине на протяжении длительного периода эксплуатации, обеспечить надежность и компактность конструкции ручной машины.
Указанная задача решается согласно настоящему изобретению в ручной машине, прежде всего ручной машине с электрическим приводом, содержащей расположенный в корпусе узел привода, кинематически связанный с рабочим инструментом, причем корпус имеет две отдельные части, между которыми расположен первичный демпфирующий элемент.
Для решения указанной задачи ручная машина содержит страховочную деталь, связывающую две части корпуса, и вторичный демпфирующий элемент, действующий между двумя частями корпуса параллельно с первичным демпфирующим элементом таким образом, что при нормальном функционировании первичного демпфирующего элемента вторичный демпфирующий элемент по меньшей мере почти не нагружен усилиями, а при деформации первичного демпфирующего элемента сверх определенного предела и сопутствующем изменении взаимного положения частей корпуса демпфирование вибраций осуществляется вторичным демпфирующим элементом, причем страховочная деталь выполнена в виде троса, а вторичный демпфирующий элемент - в виде надетой на трос трубки.
Как указано выше, корпус предлагаемой в изобретении ручной машины, например угловой шлифовальной машины, выполнен составным и имеет две отдельные части, между которыми расположен первичный (основной) демпфирующий элемент, участвующий в эффективном демпфировании, или уменьшении, вибраций, возникающих между частями корпуса, а значит, в ручной машине в целом. Как обычно, в передней части корпуса расположены узел привода, а также приводной вал с установленным на нем рабочим инструментом, в то время задняя часть корпуса выполнена в виде пустотелой рукоятки, в которой расположены электронный блок управления, а также включатель для приведения машины в действие. Посредством первичного демпфирующего элемента происходит демпфирование как вибраций, исходящих от узла привода, так и вибраций, возникающих в результате работы рабочего инструмента. В частности, при помощи первичного демпфирующего элемента уменьшаются вибрации, генерируемые вследствие работы эксцентрического привода, например, обусловленные неуравновешенностью, но и вибрации в самой технологической машине. В значительной степени понижается вибрационная нагрузка, которая действует на рукоятку в задней части корпуса. Помимо этого, первичный демпфирующий элемент выполняет функцию передачи усилий и удерживает вместе две части корпуса.
Для того чтобы эффективное демпфирование вибраций гарантированно продолжалось и при прекращении действия демпфирующего элемента или его повреждении, предусмотрен вторичный (дополнительный) демпфирующий элемент, действующий между двумя частями корпуса ручной машины параллельно с первичным демпфирующим элементом. Этот вторичный демпфирующий элемент при нормальной работе первичного демпфирующего элемента по меньшей мере почти не нагружен усилиями и включается в работу только тогда, когда первичный демпфирующий элемент деформируется сверх определенного предела. При такой деформации также соответственно изменяется взаимное положение обеих частей корпуса (их положение относительно друг друга), после чего вторичный демпфирующий элемент вступает в действие и начинает демпфировать вибрации. Таким образом достигается ступенчатая, иерархическая организация работы: когда первичный демпфирующий элемент невредим или нагрузки на ручную машину ниже порогового значения, демпфирование осуществляется только или по меньшей мере почти только первичным демпфирующим элементом. Если же функциональное состояние первичного демпфирующего элемента начало ухудшаться, например, вследствие старения материала, или он потерял работоспособность, или в случае действия чрезвычайно высоких усилий, например в результате ударов извне, из-за чего взаимное положение двух частей корпуса вышло за рамки нормального, задействуется вторичный демпфирующий элемент. Таким образом на протяжении продолжительного периода эксплуатации ручной машины гарантируется эффективное демпфирование вибраций. В целом удлиняется потенциальный срок службы, так как при неповрежденном первичном демпфирующем элементе демпфирование осуществляется прежде всего им, а вторичный демпфирующий элемент тем временем остается ненагруженным. Поэтому вторичный демпфирующий элемент не подвержен старению или его старение затянуто, и он также способен вступить в действие после прекращения действия первичного демпфирующего элемента.
Далее, в предлагаемой в изобретении ручной машине вторичный демпфирующий элемент взаимодействует со страховочной (предохранительной) деталью, связывающей две части корпуса. Страховочная деталь может быть выполнена, в частности, таким образом, чтобы обеспечивать передачу между частями корпуса и больших усилий. Наряду с этим, вторичный демпфирующий элемент, выполненный на страховочной детали, обеспечивает эффективное уменьшение вибраций в случае прекращения действия первичного демпфирующего элемента или нарушения его работоспособности. Страховочная деталь и вторичный демпфирующий элемент могут быть оптимизированы под выполнение различных поставленных перед ними задач. Так, например, в качестве вторичных демпфирующих элементов могут применяться мягкие материалы, которые служат не для передачи усилия, а только для гашения вибраций, тогда как страховочная деталь не гасит вибрации, а служит для передачи усилий.
Благодаря предлагаемому в изобретении выполнению страховочной детали в виде троса, а вторичного демпфирующего элемента - в виде надетой на трос трубки, достигается компактность конструкции и экономия монтажного пространства при обеспечении требуемых демпфирующих характеристик и показателей эксплуатационной безопасности. Эта трубка имеет требуемые демпфирующие свойства, а трос подходит для передачи усилий. Одновременно эта комбинация страховочной детали и вторичного демпфирующего элемента выполнена деформируемой, т.е. ей можно придать в ручной машине различную геометрию. В принципе, можно также предусмотреть вторичный демпфирующий элемент, который выполнен жестким, или самонесущим, но в силу своей геометрии и/или своего материала обладает демпфирующими свойствами.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения страховочная деталь соединена с одной частью корпуса неподвижно, а с другой частью корпуса - подвижно (нежестко), прежде всего посредством вторичного демпфирующего элемента. В подвижном соединении между страховочной деталью и частью корпуса может быть предусмотрено расположение вторичного демпфирующего элемента и соответствующего конструктивного элемента соединительного устройства как с зазором, так в контакте друг с другом, но без передачи усилий при нормальной работе. Подвижность соединения между страховочной деталью или демпфирующим элементом и соответствующей частью корпуса гарантирует, что вторичный демпфирующий элемент вступит в действие только после прекращении действия первичного демпфирующего элемента или при очень сильном смещении между частями корпуса.
Страховочная деталь в виде троса может огибать выступы в одной части корпуса и может быть закреплена на выступе в другой части корпуса, что надежно предохраняет части корпуса от разъединения.
Трубка может быть по существу самонесущей, или жесткой, что позволяет демпфировать вибрации за счет работы вторичного демпфирующего элемента на изгиб. В этом смысле трубке и тросу целесообразно придавать волнообразную форму, что позволяет им растягиваться и сжиматься на дополнительное расстояние, тем самым обеспечивая дополнительное демпфирование вибрации.
Вторичный демпфирующий элемент может быть выполнен как самостоятельный конструктивный элемент, который расположен или удерживается на страховочной детали, а при необходимости, и на части корпуса.
Кроме того, вторичный демпфирующий элемент может быть выполнен как единое целое со страховочной деталью (с образованием монолитной конструкции), для чего могут использоваться, в частности методы литься под давлением. При этом вторичный демпфирующий элемент можно получать литьем под давлением со вставкой или на основание после изготовления страховочной детали, при этом соединение вторичного демпфирующего элемента со страховочной деталью достигается при впрыскивании.
Демпфирующий элемент может быть выполнен либо из известных, обладающих демпфирующими свойствами, материалов, таких как эластомеры, термопласты, термореактивные пластмассы, термопластичные эластомеры или из других пластмасс. Вместе с тем, вторичный демпфирующий элемент также может быть выполнен с использованием вязаного изделия, состоящего, например, из металла, пластмассы или иного материала, причем при необходимости могут применяться вязаные изделия с различными парами материалов.
Другие преимущества и предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в формуле изобретения, в приведенном ниже описании и на поясняющих его чертежах, на которых показано:
на фиг.1 - продольный разрез ручной машины с корпусом, состоящим из двух частей, причем две части корпуса соединены друг с другом при помощи первичного демпфирующего элемента, а в корпусе также расположена страховочная деталь с вторичным демпфирующим элементом, действующим параллельно с первичным демпфирующим элементом,
на фиг.2 - детальное изображение узла соединения страховочной детали с вторичным демпфирующим элементом и передней части корпуса,
на фиг.3 - вид сверху вторичного демпфирующего элемента, показанного на фиг.2,
на фиг.4 - еще один вариант выполнения вторичного демпфирующего элемента,
на фиг.5 - ручная машина со страховочной деталью и вторичным демпфирующим элементом в следующем варианте осуществления изобретения,
на фиг.6 - еще один вариант выполнения вторичного демпфирующего элемента,
на фиг.7 - ручная машина со страховочной деталью и имеющими пенистую структуру вторичными демпфирующими элементами, предназначенными для соединения с задней частью корпуса,
на фиг.8 - ручная машина со страховочной деталью, имеющей участок с демпфирующей геометрией,
на фиг.9 - подробное изображение участка с демпфирующей геометрией, выполненного в страховочной детали,
на фиг.10 - ручная машина с выполненной в виде троса страховочной деталью, на которую надета трубка, выполняющая функцию демпфирующего элемента,
на фиг.11 - вариант осуществления изобретения, подобный показанному на фиг.10, но с надетой на трос трубкой, придающей тросу определенную форму,
на фиг.12 - следующий вариант осуществления изобретения, в котором соединение между страховочной деталью и передней частью корпуса реализовано посредством нескольких демпфирующих колец,
на фиг.13 - еще один вариант осуществления изобретения, в котором вторичный демпфирующий элемент выполнен на страховочной детали в виде эластомерной ленты,
на фиг.14 - еще один вариант осуществления изобретения, в котором вторичный демпфирующий элемент расположен между страховочной деталью и задней частью корпуса и, как показано на фиг.15, выполнен в виде предварительно напряженной трубки,
на фиг.15 - трехмерное детальное изображение вторичного демпфирующего элемента в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.14,
на фиг.16 - еще один вариант осуществления изобретения, в котором страховочная деталь выполнена в виде определенной формы волокон, или спиральных пружин.
На чертежах одинаковые компоненты обозначены одинаковыми номерами позиций.
Изображенная на фиг.1 ручная машина 1, например угловая шлифовальная машина с электрическим приводом, содержит составленный из нескольких частей корпус 2, который состоит из передней оболочковой части 3, которая образует двигательный корпус, а также задней оболочковой части 4, которая образует рукояточный корпус 4. Кроме того, с корпусом 2 состыкован корпус 19 передачи (редуктора), который присоединяется к передней части 3 корпуса. Две части 3 и 4 корпуса соединены друг с другом посредством первичного демпфирующего элемента 5, причем первичный демпфирующий элемент 5 выполняет как функцию передачи усилий, удерживающую две части 3 и 4 вместе, так и функцию гашения вибраций. В качестве узла привода в корпусе 2 двигателя предусмотрен приводной электродвигатель 6, изображенный лишь символически и от которого через кинематическую связь 7 для передачи движущего момента, приводится в движение приводной вал 8, который расположен в корпусе 19 передачи и на котором съемным образом закреплен рабочий инструмент 9. В задней части 4 корпуса размещен электронный блок 20 управления для регулирования работы приводного двигателя или управления им.
Кроме того, во внутреннем пространстве корпуса предусмотрена страховочная деталь 10, которая расположена действующей параллельно с первичным демпфирующим элементом 5 и соединяет между собой обе части 3 и 4 корпуса. Страховочная деталь 10 проходит через первичный демпфирующий элемент 5, перекрывающий зазор, которым разделены две части 3 и 4 корпуса. Страховочная деталь 10 с задней частью 4 корпуса соединена с геометрическим замыканием, для чего в страховочной детали 10 выполнены замковые выемки 11, которые надеты на соответствующие замковые выступы, выполненные на задней части 4 корпуса. На переднем, обращенном к передней части 3 корпуса, участке страховочная деталь 10 имеет выемку 12, в которую выступает палец 13, выполненный как единое целое с передней частью 3 корпуса. Между внутренней боковой поверхностью выемки 12 и пальцем 13 расположен вторичный демпфирующий элемент 14, состоящий, например, из мягкого демпфирующего материала. Этот вторичный демпфирующий элемент 14 может быть соединен со страховочной деталью 10 и/или с пальцем 13.
При этом существенно, что при нормальной работе и при работоспособном первичном демпфирующем элементе основная часть усилия между передней и задней частями 3 и 4 корпуса передается посредством первичного демпфирующего элемента 5. Лишь в случае отказа первичного демпфирующего элемента или при повышенном усилии, воздействующем на ручную машину 1, например при ударах по корпусу, и при превышении относительным смещением между передней и задней частями корпуса порогового значения в действие вступают страховочная деталь 10, а также вторичный демпфирующий элемент 14. Во время нормальной работы через страховочную деталь 10 и вторичный демпфирующий элемент 14 между частями 3, 4 корпуса не передается никаких усилий или только малые усилия. И только когда упомянутое относительное смещение между частями корпуса превысит пороговое значение с сопутствующей деформацией вторичного демпфирующего элемента 14 между страховочной деталью 10 и пальцем 13 на передней части 3 корпуса, передача усилий пойдет через страховочную деталь 10, и одновременно начнется демпфирование вибраций вторичным демпфирующим элементом 14.
Как можно видеть из фиг.2 и 3, вторичный демпфирующий элемент 14 выполнен в виде демпфирующего кольца, которое расположено в промежутке между внешней боковой поверхностью пальца 13 и внутренней стенкой выемки 12 в страховочной детали 10. Вторичный демпфирующий элемент 14 состоит из двух концентрических колец разных диаметров, которые соединены друг с другом проходящими радиально перемычками, и между которыми образовано несколько разделенных перемычками камер, распределенных по периметру. Вторичный демпфирующий элемент 14 предпочтительно удерживается на стенке страховочной детали, ограничивающей выемку 12. Внутреннее кольцо вторичного демпфирующего элемента 14 посажено на палец 13 и находится в контакте с его боковой поверхностью.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, вторичный демпфирующий элемент 14 также выполнен кольцеобразным. Он имеет центральную выемку, ограниченную направленными внутрь выступами, или зубцами, вторичного демпфирующего элемента. В эту центральную выемку выступает палец 13, при этом палец и вторичный демпфирующий элемент устанавливают относительно друг друга либо таким образом, что боковая поверхность пальца прилегает к направленным внутрь выступам, контактируя с ними, либо, в другом варианте, таким образом, что между выступами и пальцем находится воздушный зазор.
Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.5, в значительной степени соответствует изображенному на фиг.1, так что в отношении совпадающих элементов конструкции, можно обращаться к части описанию, касающейся фиг.1. Однако, в отличие от фиг.1, на фиг.5 наружный диаметр вторичного демпфирующего элемента 14 меньше внутреннего диаметра выемки 12 в страховочной детали 10, так что между вторичным демпфирующим элементом и внутренней стороной выемки находится воздушный зазор. Вторичный демпфирующий элемент 14 надвинут на палец 13.
Кроме того, может быть целесообразным вариант, в котором в правой и левой боковых областях внутреннего пространства корпуса расположено по одной страховочной детали. Каждая страховочная деталь сопряжена с одним вторичным демпфирующим элементом, причем при необходимости для обеих боковых страховочных деталей может быть предусмотрен общий вторичный демпфирующий элемент, и этот общий вторичный демпфирующий элемент может быть вытянут в поперечном направлении по ширине корпуса.
Показанный на фиг.6 вторичный демпфирующий элемент 14 имеет центральную выемку для насаживания на палец и снабжен радиальными, направленными наружу зубцами, или выступами.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, в каждой из замковых выемок 11 на заднем участке страховочной детали 10, посредством которых страховочная деталь соединена с задней частью 4 корпуса, помещен имеющий пенистую структуру дополнительный вторичный демпфирующий элемент 15, который состоит, например, из пенополиуретана. Посредством этих вторичных демпфирующих элементов также достигается эффективное демпфирование вибраций между частями корпуса, которое задействуется только тогда, когда перестает работать первичный демпфирующий элемент.Дополнительно может быть предусмотрен вторичный демпфирующий элемент 14, расположенный на переднем участке; но при необходимости от этого переднего вторичного демпфирующего элемента можно отказаться.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.8, страховочной детали 10 имеет участок 10а, выполненный конструктивно и геометрически таким образом, что при относительном смещении между двумя частями 3 и 4 корпуса в продольном направлении страховочная деталь 10 на этом участке 10а может растягиваться или подвергаться сжатию. Достигается это, как изображено на фиг.9, например, в результате того, что на этом участке 10а материал страховочной детали 10 выполнен волнообразным или складчатым, вследствие чего на этом участке для удлинения или укорочения достаточно незначительного усилия. Кроме того, как показано на фиг.8, на этом участке 10а целесообразно предусмотреть выемку, чтобы еще более ослабить страховочную деталь в этом месте. Участок 10а страховочной детали 10 выполняет функцию вторичного демпфирующего элемента. Действующие в продольном направлении ручной машины вибрации вызывают растяжение или сжатие на участке 10а и при этом достигается дополнительное демпфирование вибраций за счет собственного демпфирования материала страховочной детали.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.10, страховочная деталь 10 выполнена в виде стальной ленты, или стального троса, на который(-ую) надета трубка 16, которая выполняет функцию вторичного демпфирующего элемента. Страховочная деталь 10, включая трубку 16, выполнена деформируемой. Для предохранения двух частей корпуса от разъединения страховочная деталь 10, во-первых, огибает два выступа 17 в передней части 3 корпуса, а, во-вторых, закреплена на выступе 18 в задней части 4 корпуса.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.11, страховочная деталь также выполнена в виде стального троса, на который надета трубка 16. Однако в этом случае трубка 16 выполнена не свободно деформируемой, а по существу самонесущей. Трубке и тросу можно придавать любые формы, или геометрии, при этом волнообразная форма трубки 16 дает возможность растяжения или сжатия на дополнительное расстояние, обеспечивающего гашение вибраций.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.12, предусмотрены в общей сложности четыре кольцеобразных вторичных демпфирующих элемента 14, которые действуют между страховочной деталью 10 и пальцем 13 на второй, передней части 3 корпуса. Четыре вторичных демпфирующих элемента 14 кольцеобразно окружают палец 13, который расположен на передней части 3 корпуса. Вместо кольцеобразных вторичных демпфирующих элементов 14 также можно применять, например, трос или отлитую под давлением деталь соответствующей формы. Демпфирующие элементы могут быть расположены упорядоченно или неупорядоченно.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.13, вторичный демпфирующий элемент 14 также расположен в выемке 12 в страховочной детали 10 и кольцеобразно охватывает палец 13. Вторичный демпфирующий элемент 14 выполнен в виде эластомерной ленты, которая проложена вдоль внутренней стенки выемки 12 и пропущена через отверстия, выполненные в стенке, которая определяет границы выемки 12.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.14, в каждой выемке 11 на заднем участке страховочной детали 10 установлены вторичные демпфирующие элементы 14, выполненные, как показано на фиг.15. Каждый вторичный демпфирующий элемент 14 имеет трубчатую форму, а путем сжатия в осевом направлении ему придана бочкообразная форма, в результате чего достигается предварительное напряжение материала и таким образом оказывается влияние на демпфирующие свойства.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.16, предусмотрено несколько отдельных страховочных деталей 10, которые выполнены, например, в виде углеродных волокон, выполненных определенной формы спиральных пружин или тросов, и закреплены непосредственно на обеих частях 3 и 4 корпуса. Кроме того, страховочные детали 10 могут быть заделаны в материал первичного демпфирующего элемента 5 методом литья под давлением. Страховочные детали 10 также имеют демпфирующие свойства, что достигается за счет геометрии страховочных деталей. В частности, страховочные детали 10, выполненные в виде спиральной пружины или в виде складчатого, волнообразного конструктивного элемента, обладают способностью к растяжению, при этом демпфирование вибраций достигается за счет собственного демпфирования материала.