РУЧНАЯ ШЛИФОВАЛЬНАЯ МАШИНА
HAND-HELD GRINDING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к ручной шлифовальной машине согласно ограничительной части независимого пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Ручные электрические шлифовальные машины, например, такие плоскошлифовальные машины, как виброшлифовальные машины (виброшлифмашины), эксцентриковые шлифовальные машины, дельтавидные шлифовальные машины (дельташлифмашины) и т.п., имеют держатель шлифовальной пластинки, совершающий в плоскости определенные движения, например круговые движения. При работе с такими ручными шлифовальными машинами возникают неприятные вибрации, в частности, в зоне рукоятки, обусловленные колебательным движением рабочего органа. Эти вибрации ведут к быстрому утомлению оператора, а также к ослаблению захвата рукоятки. Особенно при работе в длительном режиме здоровье оператора подвергается повышенному риску. Из уровня техники известны различные виброизолирующие системы, обеспечивающие хорошее демпфирование колебаний и достаточную жесткость ведения инструмента. Обычно для уменьшения вибраций, в частности, на рукоятках эксцентрично движущуюся массу держателя шлифовальной пластинки приводят к малому общему статическому и/или динамическому дисбалансу с помощью по меньшей мере одного уравновешивающего груза.
Кроме того, известно, что выдерживать ощутимые вибрации на минимальном уровне позволяет увеличение общей массы машины. Однако недостатком при этом является то, что работа с ручной шлифовальной машиной, в частности, по стене или над головой затрудняется ее большим весом.
Раскрытие изобретения
Объектом изобретения является ручная шлифовальная машина, прежде всего виброшлифовальная машина, содержащая по меньшей мере одну рукоятку, расположенную в/на корпусной части, и установленный в корпусе узел привода для приведения в движение шлифовальной пластинки, установленной в/на плоском держателе шлифовальной пластинки, причем шлифовальная пластинка расположена в плоскости шлифовальной пластинки, направление приложения усилия перпендикулярно плоскости шлифовальной пластинки, а рукоятка соединена с корпусом посредством по меньшей мере одного виброизолирующего элемента. В предлагаемой в изобретении ручной шлифовальной машине виброизолирующий элемент содержит по меньшей мере один стержневой элемент, который в ненагруженном состоянии расположен поперек плоскости шлифовальной пластинки и параллельно направлению приложения усилия, а в нагруженном состоянии рукоятка развязана с корпусом (в отношении передачи вибраций) таким образом, что указанный по меньшей мере один стержневой элемент виброизолирующего элемента испытывает растягивающие напряжения.
Таким образом, в предлагаемой в изобретении ручной шлифовальной машине по меньшей мере одна рукоятка соединена с корпусом посредством по меньшей мере одного виброизолирующего элемента, а в корпусе установлен по меньшей мере один узел привода для приведения в движение плоского держателя шлифовальной пластинки, в/на котором установлена шлифовальная пластинка, расположенная в плоскости шлифовальной пластинки. Необходимое для шлифования давление прижима держателя шлифовальной пластинки к заготовке оператор может создавать посредством рукоятки. Путем изменения давления прижима оператор может управлять процессом шлифования, причем при более высоком давлении прижима заготовка обрабатывается более интенсивно и наоборот. Давление прижима действует в направлении приложения усилия по существу перпендикулярно плоскости шлифовальной пластинки. Рукоятку целесообразно располагать над плоскостью шлифовальной пластинки. Предлагаемое решение предусматривает развязку (разобщение) корпуса и рукоятки, что позволяет уменьшить неприятные вибрации на рукоятке.
При увеличении усилия прижима, прикладываемого посредством рукоятки, затрудняется боковое отклонение рукоятки относительно корпуса и деформирование по меньшей мере одного стержневого элемента поперек его продольной протяженности.
Поскольку создаваемое оператором усилие прижима рукоятки, необходимое для шлифования, вызывает в соединительных деталях преимущественно растягивающую нагрузку в направлении приложения усилия, с увеличением давления на обрабатываемую заготовку необходимо уменьшить степень развязки рукоятки и корпуса, что при высокой нагрузке улучшает ведение машины по заготовке и облегчает управление машиной. Несмотря на возрастающие силы реакции, обусловленные взаимодействием обрабатываемой заготовки и держателя шлифовальной пластинки, это позволяет обеспечить целенаправленный контроль над машиной. Благодаря этому становится возможным хорошее, определенное и точное ведение машины, при этом одновременно достигается и требуемая изоляция от вибраций. Если направление действия прикладываемого оператором результирующего усилия прижима не совпадает с осью вращения эксцентрика, это может привести к возникновению неравномерной растягивающей нагрузки в виброизолирующих элементах и, следовательно, к неоднородной изоляции от вибраций в радиальном направлении, компенсирующей также неравномерные силы реакции при шлифовании.
Предлагаемый в изобретении виброизолирующий элемент обладает собственной упругостью, а в предпочтительном варианте осуществления изобретения выполнен упругим на изгиб. В особенно предпочтительном варианте виброизолирующий элемент содержит среднюю часть с двумя расположенными по бокам перпендикулярными средней части стержневыми элементами, каждый из которых может содержать несколько отдельных стержней. Такое исполнение способствует улучшению изгибно-упругих свойств. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере стержневые элементы были выполнены из жесткого материала, такого как полиоксиметилен (ПОМ), полиамид 6, поликарбонат, сталь или цинк и т.п.
Вследствие упругости стержневых элементов на изгиб расположенные на их концах гнезда подвижны относительно друг друга параллельно плоскости шлифовальной пластинки. Благодаря особой геометрической форме стержневые элементы способны к упругим деформациям перпендикулярно продольной оси стержней и, следовательно, могут благоприятно компенсировать относительные перемещения между рукояткой и корпусом или остальной частью машины.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения стержневые элементы на одном свободном конце закреплены в расположенных со стороны рукоятки гнездах рукоятки, а на другом свободном конце - в расположенных со стороны привода гнездах корпуса. В частности, предпочтительно, чтобы стержневые элементы были беззазорно зажаты в гнездах или ввинчены в них.
В альтернативном варианте осуществления изобретения стержневые элементы могут быть частью рукоятки и, например, одним концом приформованы в процессе литья под давлением к рукоятке, образуя с ней единое целое. В этом случае стержневые элементы могут быть закреплены в расположенных со стороны привода гнездах корпусной части, охватывающей рукоятку, предпочтительно беззазорно зажаты или ввинчены в них.
В другом альтернативном варианте осуществления изобретения стержневые элементы могут быть частью корпуса со стороны привода. При этом стержневые элементы могут быть, например, приформованы одним концом к корпусу со стороны привода, образуя с ним единое целое, а на другом свободном конце закреплены в рукоятке, например, посредством клеммового или резьбового соединения.
В альтернативном варианте осуществления изобретения в нагруженном состоянии рукоятка также может быть развязана с корпусом (в отношении передачи вибраций) таким образом, что стержневые элементы виброизолирующего элемента испытывают напряжения сжатия, тем самым уменьшая развязку рукоятки и корпуса.
В другом альтернативном варианте осуществления изобретения виброизолирующий элемент выполнен неизменного объема и предпочтительно имеет в ненагруженном состоянии центрально-симметричное поперечное сечение, причем материал упругого, в частности резиноэластичного, виброизолирующего элемента в нагруженном состоянии обладает податливостью в боковом направлении.
Предпочтительно виброизолирующий элемент выполнен в виде кольцевого элемента, например кольца круглого сечения, причем кольцевой элемент предпочтительно располагается в плоскости, параллельной плоскости шлифовальной пластинки, и может иметь форму, отличающуюся от формы круглого кольца, например форму эллиптического кольца. При этом кольцевой элемент предпочтительно удерживается по меньшей мере в одном гнезде для виброизолирующего элемента, образованном корпусной частью машины и корпусом узла привода, причем гнездо виброизолирующего элемента в собранном состоянии ручной шлифовальной машины имеет концентрические контактные поверхности для прилегания кольцевого элемента. Предпочтительно, чтобы эти контактные поверхности по меньшей мере частично располагаются параллельно плоскости шлифовальной пластинки, поэтому усилия, действующие перпендикулярно плоскости шлифовальной пластинки, т.е. осевые усилия, могут передаваться напрямую. Целесообразно располагать контактные поверхности по меньшей мере частично под углом к плоскости шлифовальной пластинки, поэтому с рукоятки на остальную часть шлифовальной машины могут передаваться также усилия, действующие параллельно плоскости шлифовальной пластинки, т.е. радиальные усилия. В ненагруженном состоянии оси симметрии расположенных под углом боковых контактных поверхностей и кольцевого элемента предпочтительно совпадают. На корпусной части машины и на корпусе узла привода имеется по меньшей мере по одной боковой контактной поверхности и по одной контактной поверхности, параллельной плоскости шлифовальной пластинки контактной поверхности. При этом кольцевой элемент зажат между корпусной частью машины или рукояткой и корпусом узла привода. Разумеется, возможна также ручная шлифовальная машина с двумя кольцевыми элементами, причем каждое кольцо расположено в собственном гнезде для виброизолирующего элемента. Предпочтительно угол между выполненными на корпусе контактными поверхностями изменяется по периметру, причем выполненные на корпусной части машины противолежащие контактные поверхности всегда ориентированы параллельно друг другу.
В нагруженном состоянии рукоятка развязана с корпусом (в отношении передачи вибраций) таким образом, что по меньшей мере один кольцевой элемент по меньшей мере частично испытывает напряжения сжатия. Осевая нагрузка ведет к боковому, или радиальному, смещению материала кольцевого элемента, чем затрудняется боковое отклонение рукоятки. Это означает, что увеличение усилия прижима вызывает ослабление развязки или усиление связи между рукояткой и остальной частью шлифовальной машины.
Создаваемое кольцевым элементом радиальное предварительное напряжение по периметру обеспечивает нейтральное положение рукоятки на остальной части ручной шлифовальной машины. Вокруг этого положения рукоятка - почти упругоэластично - может поворачиваться в плоскости, параллельной плоскости шлифовальной пластинки. При этом радиальное отклонение ведет к тому, что виброизолирующее устройство или кольцевой элемент создают противоположно направленное усилие возврата в нейтральное исходное положение. Следовательно, этим обеспечивается развязка рукоятки и остальной части шлифовальной машины в плоскости, параллельной плоскости шлифовальной пластинки.
Если направление создаваемого оператором ручной шлифовальной машины результирующего прижимного усилия не совпадает со средней осью кольцевого элемента или боковых контактных поверхностей, то это ведет к неравномерной деформации кольцевого элемента и, следовательно, к неоднородной радиальной развязке, компенсирующей также неравномерные силы реакции при шлифовании.
В различных вариантах исполнения предлагаемое в изобретении виброизолирующее устройство не только благоприятно влияет на устойчивость и удобство управления машиной, но и на ведение машины по заготовке и оперирование ею. Дополнительным преимуществом является то, что при случайном падении машины на пол и ударе по рукоятке часть потенциальной энергии преобразуется в энергию деформации стержневых элементов или кольцевого элемента.
Особенно предпочтительно, чтобы оба варианта исполнения виброизолирующего устройства одновременно реализовывались в одном изделии/ручной шлифовальной машине, т.е. чтобы виброизолирующее устройство включало в себя по меньшей мере один стержневой элемент и по меньшей мере один кольцевой элемент.
Краткое описание чертежей
Другие варианты осуществления изобретения, аспекты и преимущества изобретения, в том числе и независимо от их обобщенной характеристики в формуле изобретения, раскрыты ниже без ограничения общности на примерах осуществления изобретения, поясняемых приведенными ниже чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - вид в разрезе первого предпочтительного варианта исполнения предлагаемой в изобретении ручной шлифовальной машины,
на фиг.2 - вид в деталях первого предпочтительного виброизолирующего устройства ручной шлифовальной машины,
на фиг.3 - вид в разрезе второго предпочтительного варианта исполнения предлагаемой в изобретении ручной шлифовальной машины,
на фиг.4 - местный вид второго предпочтительного виброизолирующего устройства ручной шлифовальной машины.
Осуществление изобретения
Одни и те же элементы на чертежах обозначены одинаковыми позициями.
На фиг.1 показан предпочтительный вариант исполнения ручной шлифовальной машины, представляющей собой виброшлифовальную машину и имеющей корпус 11, в котором обычным образом размещен узел узла 12 привода для приведения в движение плоского держателя 13 шлифовальной пластинки, причем узел узла 12 привода кинематически связан с эксцентриком 35. В держателе 13 шлифовальной пластинки закреплена шлифовальная пластинка 14, которая приводится в круговое движение эксцентриком 35. В качестве узла 12 привода можно использовать воздушную или вакуумную турбину или же электродвигатель постоянного тока.
Кроме того, в корпусе 11 предусмотрен установленный на двигателе вентилятор 34 для удаления воздуха из узла 12 привода. Между держателем 13 шлифовальной пластинки и корпусом 11 расположен вытяжной колпак 36, в котором установлен вентилятор 37 для удаления пыли. Держатель 13 шлифовальной пластинки качающимися опорами 38 закреплен на вытяжном колпаке. Для гашения вибраций предусмотрен противовес, являющийся частью эксцентрика 35 и здесь в деталях не показанный. В альтернативном не представленном на чертежах варианте исполнения противовес может также быть частью вентилятора 37 для удаления пыли.
Над плоскостью 16 шлифовальной пластинки примерно по центру шлифовальной пластинки 14 расположена рукоятка 10, имеющая сферическое утолщение. Необходимое для шлифования давление прижима держателя 13 шлифовальной пластинки к обрабатываемой заготовке оператор создает посредством рукоятки 10 в направлении 17 приложения усилия, перпендикулярном плоскости 16 шлифовальной пластинки. На рукоятке 10 имеется по существу опоясывающее ее желобчатое углубление 39 для пальцев, обеспечивающее более плотный захват рукоятки оператором. Комбинация сферически утолщенной рукоятки 10 с углублением для пальцев 39 повышает удобство обращения с машиной. Второй элемент 41 рукоятки выполнен закрытым и служит собственно для поддержки и ведения машины другой рукой. Под элементом 41 рукоятки расположен выключатель 42. Из второго элемента 41 рукоятки выведен кабель 43 электропитания.
Корпусная часть 19, охватывающая рукоятку 10 и элемент 41 рукоятки, а тaкжe корпус 11 узла 12 привода выполнены раздельно и связаны между собой по меньшей мере одним предлагаемым в изобретении виброизолирующим элементом 18.
Виброизолирующий элемент 18 показан на фиг.2. Виброизолирующий элемент 18 содержит среднюю часть 20 с двумя расположенными по бокам перпендикулярно средней части 20 упругими на изгиб стержневыми элементами 21, 22. В общем виде виброизолирующий элемент 18 имеет U-образную форму.
Виброизолирующий элемент 18 целесообразно выполнять, по меньшей мере на отдельных участках, из жесткого материала, например полиоксиметилена, полиамида 6, поликарбоната, стали или цинка. Стержневые элементы 21, 22 содержат по три отдельных стержня 27, 28, 29, 31, 32, 33, что усиливает изгибно-упругие свойства стержневых элементов 21, 22.
Альтернативный, не показанный на схемах виброизолирующий элемент 18 состоит по меньшей мере из одного отдельного стержня 27, 28, 29, 31, 32, 33.
На фиг.1 схематически показана ручная шлифовальная машина в незагруженном состоянии, причем стержневые элементы 21, 22 расположены перпендикулярно плоскости 16 шлифовальной пластинки и параллельно направлению 17 приложения усилия. На свободном конце 23, близком к шлифовальной пластинке, стержневые элементы 21, 22 закреплены в расположенных со стороны рукоятки гнездах 25 рукоятки 10. На свободном конце 24, удаленном от шлифовальной пластинки, стержневые элементы 21, 22 закреплены в расположенных со стороны привода гнездах 26 корпуса 11, в частности, посредством клеммового или резьбового соединения.
Стержневые элементы 21, 22 имеют такую геометрическую форму, при которой они проявляют упругость в отношении деформаций перпендикулярно направлению 17 приложения усилия, т.е. перпендикулярно продольной оси 40 стержневых элементов 21, 22. Однако по продольной оси 40 стержневых элементов могут передаваться сжимающие или растягивающие нагрузки. Имеющие вид штанг стержневые элементы 21, 22 в ненагруженном состоянии почти параллельны направлению 17 приложения усилия и, следовательно, перпендикулярны плоскости 16 шлифовальной пластинки.
Если при включенной машине через рукоятку 10, 41 приложить давление на шлифовальную пластинку 14, чтобы запустить процесс шлифования, это давление действует в стержневых элементах 21, 22 как растягивающее напряжение. При возрастании растягивающего напряжения или давления прижима шлифовальной пластинки 14 в стержневых элементах 21, 22 отклонение рукоятки 10 в сторону относительно корпуса 11 затрудняется и, следовательно, развязка рукоятки 10 и остальной части шлифовальной машины уменьшается. В результате этого корпусная часть 19 рукоятки 10, 41 оттягивается вниз в направлении 17 приложения усилия и отклонение рукоятки 10 в сторону относительно корпуса 11 затрудняется. При этом уменьшается амплитуда колебаний рукоятки 10 в нагруженном состоянии. Но одновременно уменьшается и развязка рукоятки 10 и корпуса 11 или остальной части шлифовальной машины. Следствием такого уменьшения развязки при увеличении давления прижима шлифовальной пластинки является улучшение ведения машины и удобства обращения с ней.
На фиг.3 показан второй предпочтительный пример исполнения ручной шлифовальной машины, прежде всего виброшлифовальной машины. По существу она соответствует ручной шлифовальной машине, показанной на фиг.1, и отличается от нее тем, что в ней предусмотрено виброизолирующее устройство другой конструкции. Для этого корпус 11 в близкой к рукоятке 10 концевой зоне имеет проходящий по периметру радиальный выступ 51, который на внешнем участке 52 имеет верхнюю 53 и нижнюю 54 контактные поверхности, каждая из которых ориентирована преимущественно перпендикулярно направлению 17 приложения усилия. На внутреннем, близком к корпусу 11, участке 55 радиальный выступ 51 имеет верхнюю 56 и нижнюю 57 контактные поверхности, каждая из которых ориентирована под углом к контактным поверхностям 53 и 54 и переходит в них, причем внутренний участок 55 имеет по существу клинообразное, радиально сужающееся наружу поперечное сечение с осью симметрии, ориентированной параллельно плоскости шлифовальной пластинки. В другом предпочтительном варианте исполнения угол между контактными поверхностями 56 и 57 изменяется по периметру, причем противолежащие контактные поверхности 56, 63 и 57, 66 всегда ориентированы параллельно друг другу.
Корпусная часть 19 в предлагаемом варианте исполнения разделена надвое, т.е. образована корпусными частями 19' и 19''. Корпусная часть 19' снабжена кольцеобразным выступом 60, который на своем свободном конце 61 имеет контактную поверхность 62, расположенную параллельно верхней контактной поверхности 53 радиального выступа 51 корпуса 11 и соосно ей, поэтому контактные поверхности 53, 56 и 62, 63 расположены концентрически на расстоянии друг от друга. Корпусная часть 19'' также снабжена кольцевым выступом 64, имеющим контактные поверхности 65 и 66, которые расположены концентрически контактным поверхностям 54 и 57.
При этом контактные поверхности 53, 56, 62 и 63, а также контактные поверхности 54, 57, 65 и 66 образуют гнезда 67 и 68 для виброизолирующих элементов. В каждом гнезде 67, 68 установлен упругий, предпочтительно имеющий неизменный объем кольцевой элемент, соответственно 69, 70 в качестве виброизолирующего элемента 71, имеющего центрально-симметричное, круглое поперечное сечение. При этом кольцевые элементы 69 и 70 или кольца 69 и 70 зажаты между соответствующими корпусными частями 19' и 19'' и радиальным выступом 51 корпуса 11.
На фиг.4 показан местный вид виброизолирующего устройства, показанного на фиг.3. Ось 80 представляет нормаль к плоскости 16 шлифовальной пластинки и может совпадать с осью вращения 18 узла 12 привода и/или с осью симметрии кольца 69 или же контактных поверхностей 56, 63. Расстояние от контактной поверхности 56 до оси 80 не обязательно должно быть одинаковым в каждой точке, а может изменяться по периметру. В нейтральном состоянии, т.е. при невключенном инструменте и без усилий, действующих в направлении 17, необходимо обеспечить, чтобы оси симметрии контактных поверхностей 56 и 63 и ось симметрии кольца 69 были совпадающими. Это также относится к не показанным на чертеже контактным поверхностям 57 и 66 и кольцу 70.
Во время работы контактная поверхность 62 передает создаваемое рукояткой 10 осевое или параллельное направлению 17 приложения усилия давление прижима через кольцо 69 на контактную поверхность 53 радиального выступа 51 корпуса 11.
Контактная поверхность 63 передает прикладываемые с рукоятки 10 радиальные, т.е. перпендикулярные оси 80, усилия через кольцо 69 на контактную поверхность 56 радиального выступа 51 корпуса 11. Контактные поверхности 62 и 53 могут также быть выполнены, например, коническими. Контактные поверхности 53, 56, 62 и 63 охватывают поперечное сечение кольца 69 не полностью и не совпадают с обращенными к ним поверхностями кольца 69.
Путем соответствующего выбора размеров колец 69 и/или 70 и/или гнезд 67 и 68 можно реализовать радиальное, проходящее по периметру предварительное напряжение кольца 69, что обеспечит нейтральное положение рукоятки 10 на остальной части ручной шлифовальной машины. Это позволяет поворачивать рукоятку 10 - почти упругоэластично - в плоскости, параллельной плоскости 16 шлифовальной пластинки, причем радиальное отклонение создает через кольцо 69 и/или 70 противоположно направленное усилие возврата в нейтральное положение. Этим обеспечивается требуемая развязка рукоятки 10 и остальной части ручной шлифовальной машины в плоскости, параллельной плоскости 16 шлифовальной пластинки.
Осевая нагрузка, т.е. нагрузка в направлении 17 приложения усилия, ведет к радиальному объемному растяжению кольца 69, что затрудняет радиальное отклонение рукоятки 10 относительно остальной части ручной шлифовальной машины. Это означает для возрастающего усилия прижима уменьшение развязки или усиление связи между рукояткой 10 и остальной частью ручной шлифовальной машины.
Если направление прикладываемого оператором прижимного усилия не совпадает с осью симметрии кольца 69 или 70 и/или боковых контактных поверхностей 56 и 63 или 57 и 66, это ведет к неравномерному повышению жесткости и, следовательно, к неоднородной радиальной развязке, компенсирующей также неравномерные усилия реакции при шлифовании.
Этот вариант исполнения также обладает указанными преимуществами при испытании на падение, так как при ударе по рукоятки 10 часть потенциальной энергии преобразуется в энергию деформации кольца 69 и/или 70.
Разумеется, возможен также вариант исполнения с несколькими виброизолирующими элементами в форме кольцевых сегментов или сферической формы, закрепленными в гнездах, распределенных по периметру корпуса 11.
Предпочтительно кольца 69 и/или 70 изготовлены из такого материала, как, например, полиуретан, изопреновый каучук, натуральный каучук, бутадиеновый каучук, кремнийорганический каучук и/или этиленпропилендиеновый каучук.