МАШИНА С МЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ, ИМЕЮЩАЯ МЕХАНИЗМ ВКЛЮЧЕНИЯ-ВЫКЛЮЧЕНИЯ
MACHINE WITH MECHANICAL DRIVE WITH ON-OFF MECHANISM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к выключателям питания для машин с механическим приводом, в частности для ручных устройств и приборов с электроприводом, например для механизированного инструмента (ручных машин). В частности, изобретение относится к органам ручного управления, которые могут использоваться для переключения и/или блокировки таких выключателей питания.
Уровень техники
В зависимости от конкретной машины, случайное нажатие на орган управления включением-выключением может представлять опасность. В то же время желательно, чтобы орган управления можно было фиксировать в положении "включено", чтобы его не требовалось постоянно удерживать во включенном состоянии во время использования машины. При этом возможные риски усугубляются в случае ручных машин, которые во время работы с ними могут выпадать или вырываться из рук пользователя. Даже в таком случае риск отсутствует, блокировка органа управления может быть нежелательной, поскольку при непреднамеренном ее использовании может произойти разряд батарей или бесполезный отбор мощности из сети электроснабжения.
В публикации US 5638945 раскрыт выключатель питания для электрического кустореза, в котором орган управления постоянно поджимается пружиной из состояния "включено без блокировки" в состояние "выключено". Для того чтобы пользователь мог, по своему выбору, зафиксировать орган управления в состоянии "включено с блокировкой", имеется отдельный фиксирующий элемент. Для ввода в зацепление фиксирующего элемента необходимо отдельное движение. Таким образом, для того чтобы заблокировать орган управления во включенном состоянии, требуются два отдельных движения, благодаря чему уменьшается риск случайной блокировки инструмента во включенном состоянии. Было бы желательно иметь механизм включения-выключения, который обладал бы аналогичными средствами обеспечения безопасности, но не требовал бы дополнительных фиксирующих элементов.
Раскрытие изобретения
Объектом изобретения является машина с механическим приводом, которая в одном варианте ее выполнения представляет собой ручную машину, выполненную в виде угловой шлифовальной машины. Машина с механическим приводом имеет механизм включения-выключения, содержащий корпус с опорной поверхностью, орган управления, связанный с опорной поверхностью и имеющий следующие положения: "выключено", "включено без блокировки" и "включено с блокировкой", средство поджатия органа управления в положение "выключено" из положения "включено без блокировки". Орган управления имеет первую нажимную поверхность для его перемещения вручную из положения "выключено" в положение "включено без блокировки" против действия средства поджатия и вторую нажимную поверхность для его перемещения вручную из положения "включено без блокировки" в положение "включено с блокировкой".
Для того чтобы пользователь не мог случайно воздействовать на обе нажимные поверхности без целенаправленного движения пальцем, первая нажимная поверхность и вторая нажимная поверхность являются по существу смежными, т.е. прилегают друг к другу, и образуют угол, превышающий 180°. Тупой угол, используемый в известной конструкции, допускает ситуацию, в которой пользователь может воздействовать на обе поверхности, не меняя положения большого пальца на кнопке управления. Если же угол превышает 180°, то палец необходимо переставить, что делает обращение с машиной более безопасным, а случайную блокировку органа управления в состоянии "включено" - менее вероятной.
Полезно иметь направляющие элементы для установки органа управления в нужное положение на корпусе. В качестве направляющей структуры для перемещения вдоль опорной поверхности используются два направляющих выступа, выдающихся из опорной поверхности и способных задавать траекторию движения органа управления при его расположении между этими двумя выступами.
Для перевода органа управления в состояние "включено с блокировкой" пользователь должен не только изменить положение руки, но и сделать два вполне определенных и качественно различающихся движения. Это также уменьшает вероятность случайного воздействия на орган управления. В одном варианте осуществления изобретения орган управления сначала нужно передвинуть со скольжением по опорной поверхности, т.е. он должен совершить движение вдоль продольной оси корпуса двигателя, перейдя из положения "выключено" в положение "включено без блокировки". Затем орган управления необходимо повернуть относительно опорной поверхности. Этим орган управления переводится из положения "включено без блокировки" в положение "включено с блокировкой".
Для удобства фиксации органа управления без применения специальных фиксирующих элементов в опорной поверхности имеется выемка, взаимодействующая с выступом, выполненным как единое целое с органом управления, для фиксации органа управления в положении "включено с блокировкой". То же самое средство поджатия, что используется для поджатия выключателя в положение "выключено", создает смещающее усилие для удержания этого выступа в выемке.
Целесообразно предусмотреть и другие средства, участвующие в работе механизма блокировки, или фиксации, органа управления. Например, корпус может иметь две полки, выдающихся из опорной поверхности. В положении "выключено" эти полки могут служить поверхностями, направляющими скольжение выдающегося из органа управления фиксирующего выступа при перемещении органа управления в положение "включено без блокировки". Кроме этого они могут образовывать поверхность, с которой может взаимодействовать своей нижней поверхностью орган управления для его фиксации в положении "включено с блокировкой".
Орган управления удобно установить на корпусе двигателя, предусмотрев для этого в опорной поверхности вторую выемку и выполнив на органе управления второй выступ, который проходит через выемку и удерживает орган управления. Хотя орган управления может удерживаться и другими способами, наиболее дешевым способом является использование одного или более выступов, обладающих упругостью, обеспечивающей их деформацию при введении, с упругим возвращением к исходной форме для закрепления органа управления.
Для обеспечения вращательного движения органа управления относительно опорной поверхности он снабжен третьим выступом, действующим в качестве шарнира. Целесообразно, чтобы этот выступ имел гладкую криволинейную поверхность, благодаря чему он может легко скользить вдоль опорной поверхности. В продольном направлении третий выступ расположен ближе к центру второй нажимной поверхности, чем к границе между первой нажимной поверхностью и второй нажимной поверхностью. Это означает, что для поворота органа управления при нажатии второй нажимной поверхности имеется меньший выигрыш в силе. В результате меньше вероятность случайного поворота органа управления, чем в случае, если бы третий выступ располагался прямо на границе между двумя нажимными поверхностями, или если бы он был ближе к сопоставимой средней точке первой нажимной поверхности.
Соотношения размеров таковы, что нажатие в направлении по нормали к первой нажимной поверхности при нахождении органа управления в положении "включено без блокировки" не приведет к повороту или смещению органа управления. Этим снижается вероятность нежелательных движений, способных вызвать случайное включение машины.
Хотя безопасность является ключевым моментом, также важно, чтобы орган управления мог фиксироваться в положении "включено с блокировкой". Поэтому в предпочтительном варианте, когда пользователь расположил большой палец или другие пальцы так, что он может нажать на вторую нажимную поверхность, дополнительное давление на вторую нажимную поверхность не приведет к смещению или повороту органа управления. Таким образом, после выполнения целенаправленного включения инструмента пользователь также должен принять сознательное решение, чтобы выключить инструмент.
Удобно, если первая нажимная поверхность, которая также используется для того, чтобы начать перевод выключателя в положение "включено без блокировки", могла в то же время быть нажимной поверхностью для дополнительных действий, например для перемещения органа управления вручную из положения "включено с блокировкой" в положение "включено без блокировки". Этот аспект удачно сочетается с тем, что поджимающее усилие полуавтоматически завершит действие возврата органа управления из положения "включено без блокировки" в положение "выключено". Преимуществом этого является то, что для выключения инструмента необходимо только одно действие.
Рассматриваемые варианты осуществления изобретения могут использоваться в отношении самых разнообразных машин с механическим приводом. Хотя изобретение пригодно и для использования в стационарных машинах, оно особенно подходит для ручных устройств, и особенно для ручного механизированного инструмента, например шлифовальных машин, пил, ручных машин вращательного действия и др., поскольку неправильное обращение с этими машинами часто сопряжено с повышенным риском. Некоторые варианты осуществления особенно хорошо подходят для использования в угловой шлифовальной машине, поскольку для таких машин вопросы безопасности особенно важны, а для включения и выключения машины обычно используется орган управления, управляемый большим пальцем.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
на фиг.1 - вид в перспективе угловой шлифовальной машины в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - вид сбоку известного органа управления для машины с механическим приводом; также показан угол, характеризующий форму поверхности органа управления;
на фиг.3 - вид сбоку органа управления для машины с механическим приводом; также показан угол, характеризующий форму поверхности органа управления;
на фиг.4 - вид в перспективе органа управления для машины с механическим приводом;
на фиг.5 - вид спереди органа управления для машины с механическим приводом;
на фиг.6 - фрагмент вида сбоку корпуса машины с механическим приводом, со снятым органом управления;
на фиг.7 - фрагмент разреза машины с механическим приводом, с органом управления в положении "выключено";
на фиг.8 - фрагмент разреза машины с механическим приводом, с органом управления в положении "включено без блокировки";
на фиг.9 - фрагмент разреза машины с механическим приводом, с органом управления в положении "включено с блокировкой";
на фиг.10 - схема, иллюстрирующая связь между органом управления и выключателем.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана машина с механическим приводом, в данном случае угловая шлифовальная машина 10. В данной конкретной машине, а также во многих других машинах такого рода корпус 12 двигателя также является и первой рукояткой, используемой в процессе работы. Вторая рукоятка 14 может использоваться для повышения точности ведения рабочего инструмента 16, приводимого во вращение машиной. Часть корпуса 12 двигателя имеет опорную поверхность 18, в основном плоскую с небольшой кривизной, для установки кнопки 20 управления включением-выключением, которая соединена с выключателем 22, используемым для переключения инструмента между состояниями "включено" и "выключено" (см. фиг.6 и 10), Как уже упоминалось, корпус 12 двигателя также может использоваться в качестве рукоятки при работе, имея поверхность 24 захвата для ладони. При захвате этой поверхности ладонью пользователя его рука занимает удобное положение, в котором он большим пальцем может манипулировать кнопкой 20 управления включением-выключением.
Хотя для пояснения структуры некоторых вариантов осуществления изобретения в качестве иллюстрации использована угловая шлифовальная машина 10, изобретение в своем использовании не ограничено только механизированным инструментом, или ручными машинами, или даже машинами с электрическим приводом. Изобретение осуществимо в машинах любого вида, вне зависимости от их размера, имеющих источник энергии и выключатель питания. Изобретение также может использоваться в различных ручных приборах, обычно не относящихся к механизированному инструменту, например фенах для сушки волос и др. Может использоваться и в пневматических машинах, если для управления ими выключатель может открывать или перекрывать поток рабочего тела, являющегося источником энергии (сжатый газ).
Кнопка 20 управления в настоящем описании отделена от отдельного выключателя 22 и связана с ним, поскольку такая компоновка часто используется из конструктивных или экономических соображений, однако предполагается, что такой орган управления может, в альтернативном варианте, быть неотъемлемой частью выключателя.
Чтобы описание варианта выполнения изобретения было более понятно, сначала рассматривается известная кнопка 20' управления включением-выключением, показанная на фиг.1. Для упрощения сравнения с вариантами выполнения изобретения, описанными далее, каждый элемент известной кнопки 20' управления будет обозначен штрихом ('). Некоторые особенности угловой шлифовальной машины 10, корпуса 12 двигателя и опорной поверхности 18 будут описаны применительно к известной кнопке 20' управления, однако следует иметь в виду, что как с известной кнопкой 20' управления, так и с кнопкой 20 управления может использоваться одна и та же опорная поверхность 18.
На верхней стороне кнопка 20' управления имеет первую нажимную поверхность 26' и вторую нажимную поверхность 28' (см. фиг.2). На нижней поверхности кнопки 20' управления расположена пара симметричных или несимметричных упругих удерживающих рычагов 30'. Эти рычаги могут деформироваться так, что при сборке они могут пройти в выемку 32 в опорной поверхности 18 корпуса 12 двигателя, а затем восстановить свою прежнюю форму, благодаря чему сдвоенные фиксирующие выступы 34' будут удерживать кнопку 20' управления. Кроме того, на нижней стороне кнопки 20' управления находится блокирующий выступ 36', взаимодействующий со второй выемкой 38 в опорной поверхности для удержания кнопки 20' управления в заблокированном положении, описываемом ниже. На обратной стороне также находится пара расположенных сбоку шарнирных выступов 40', которые также являются частью описываемого механизма блокировки.
Кнопка 20 управления обладает всеми этими элементами, включая первую нажимную поверхность 26, вторую нажимную поверхность 28, упругие удерживающие рычаги 30, фиксирующие выступы 34, блокирующий выступ 36 и шарнирные выступы 40 (см. фиг.3, 4 и 5). Несмотря на наличие ряда общих элементов и на то, что две кнопки 20, 20' управления могут взаимодействовать с одной и той же опорной поверхностью 18, расположение этих элементов и порядок их взаимодействия существенно отличаются.
Например, при сравнении видов сбоку на фиг.2 и 3, становится очевидным, что ориентация первых нажимных поверхностей 26, 26' и вторых нажимных поверхностей 28, 28' относительно друг друга совершенно различна. Хотя ни в том, ни в другом случае нажимные поверхности не являются совершенно плоскими, они в целом планарны настолько, что можно рассматривать общий угол, образуемый этими двумя поверхностями. В известной кнопке 20' управления угол 42' тупой, т.е. составляет от 90° до 180°, и в показанном варианте около 150°. В случае кнопки 20 управления угол 42 составляет более 180°, и в показанном варианте примерно равен 205°.
Хотя между двумя нажимными поверхностями может быть, а может и не быть выраженной границы раздела, поверхности в каждом случае являются смежными, прилегая друг к другу так, что между двумя нажимными поверхностями все же имеются границы 44, 44' в районе вершин углов 42, 42', описанных выше. Шарнирные выступы 40' в случае известной кнопки 20' управления находятся приблизительно под этой границей 44', а шарнирные выступы 40 в кнопке 20 управления находятся дальше от границы 44 и расположены ближе в продольном направлении к центру 46 второй нажимной поверхности 28.
Так же как и в случае с известной кнопкой 20' управления, удерживающие рычаги 30 проходят через выемку 32 в опорной поверхности 18 для удержания кнопки 20 управления, но эти удерживающие рычаги 30 далее проходят сквозь рычаг 48, находящийся внутри корпуса 12 двигателя так, что эти детали соединены. Верхняя поверхность 50 каждого из сдвоенных фиксирующих выступов 34 наклонена для согласования с вращением кнопки 20 управления, поскольку она должна все-таки пройти сквозь рычаг 48 выключателя. Рычаг 48 выключателя взаимодействует непосредственно с выключателем 22 и поджимается пружиной 52 сжатия в направлении стрелки 54 так, что в исходном положении кнопка 20 управления поджата в первое положение "выключено", как это показано на фиг.7. Взаимное расположение этих элементов схематически показано на фиг.10. Сжимающая пружина 52 расположена между частью 56 корпуса и движком 48 выключателя. Консольная часть 58 движка 48 выключателя механически активирует выключатель 22.
Кнопка 20 управления расположена между двумя выдающимися из опорной поверхности 18 выступами 60. Выступы 60 и опорная поверхность 18 образуют направляющую структуру, в которой кнопка 20 управления может скользить из положения "выключено" в другие положения. В предпочтительном варианте, приложив усилие сначала к первой нажимной поверхности 26, пользователь может сдвинуть кнопку 20 управления против действия поджимающей (смещающей) силы пружины 52, в результате чего кнопка 20 управления займет положение, показанное на фиг.8. При этом блокирующий выступ 36 проходит между двумя направляющими полками 62, расположенными по обе стороны блокирующего выступа 36, а шарнирные выступы 40 скользят вдоль опорной поверхности 18. Это положение является положением "включено без блокировки", так как движок 48 переключателя в этом положении включает выключатель 22.
Несмотря на то, что в этом положении фиксирующий выступ 36 уже не находится между направляющими полками 62, а расположен над выемкой 38, дальнейшее нажатие на первую нажимную поверхность 26 не может сдвинуть и не сдвигает кнопку 20 управления в положение "включено с блокировкой", показанное на фиг.9, Это может быть достигнуто только нажатием на вторую нажимную поверхность 28, если кнопка находится в положении "включено без блокировки". Кнопка 20 управления удерживается в этом положении благодаря давлению пружины 52, которое притягивает блокирующий выступ 36 к стенке 64 второй выемки 38. Кроме того, орган управления является частично полым снизу, в результате чего находящаяся там внутренняя стенка 66 органа 20 управления притягивается силой пружины 52 в соприкосновение с направляющими полками 62. Поэтому пружина 52 служит средством поджатия не только для приведения органа управления в положение "выключено", но также и для удержания органа управления в положении "включено с блокировкой".
Такое разделение движения кнопки 20 управления на две фазы реализуется благодаря специальной форме кнопки 20 управления. В аналогичной ситуации работа известной кнопки 20' управления происходит по-другому. Обычно вторая нажимная поверхность 28' используется для перемещения из положения "выключено" в положение "включено без блокировки". Однако продолжающееся давление на вторую нажимную поверхность 28' также приведет к дальнейшему движению кнопки 20' управления вплоть до положения "включено с блокировкой".
Движение в положение "включено с блокировкой" не предполагает дальнейшего движения кнопки 20 управления в осевом направлении, а вместо этого включает поворот кнопки 20 управления вокруг точек поворота, создаваемых шарнирными выступами 40, прижатыми к опорной поверхности 18. Шарнирные выступы 40 имеют криволинейную нижнюю поверхность 68 для обеспечения этого поворота, и позволяют при этом шарнирным выступам 40 гладко скользить вдоль опорной поверхности 18 при перемещении кнопки 20 управления из положения "выключено" в положение "включено без блокировки".
Для освобождения кнопки 20 управления из положения "включено с блокировкой" пользователь нажимает на первую нажимную поверхность 26, прикладывая усилие по нормали к этой поверхности. При этом кнопка 20 управления поворачивается относительно шарнирных выступов 40 в противоположном направлении, освобождая блокирующий выступ 36 из выемки 38, в результате чего поджимающая сила пружины 52 "автоматически" вернет кнопку 20 управления в положение "выключено". В известной кнопке 20' имеет место аналогичный механизм расцепления, поскольку давление на первую нажимную поверхность 26' дает тот же эффект.
Для того чтобы облегчить манипулирование кнопкой 20 управления, на первой нажимной поверхности 26 выполнено рифление 70. Для того чтобы профиль поверхностей лучше соответствовал форме большого пальца пользователя, на второй нажимной поверхности 28 выполнена впадина 72, показанная на фиг.4, а первая нажимная поверхность 26 также имеет несколько вогнутую форму.