ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА, ПРЕЖДЕ ВСЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА
PROCESSING MACHINE, PRIMARILY ELECTRICAL MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к технологической машине, прежде всего к электрической технологической машине, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Известно множество технологических машин с приводным двигателем для приведения рабочего вала во вращательное или в возвратно-вращательное движение. В большинстве случаев подобные машины представляют собой шлифовальные машины или пилы.
Из публикации DE 19617477 A1 известна электрическая ручная шлифовальная машина, содержащая вал в виде полого цилиндра и выполненную с ним как единое целое угловую головку. На валу предусмотрена область захвата для ведущей руки. В этой шлифовальной машине имеется шлифовальный инструмент, приводимый в движение электрическим двигателем и расположенный вблизи торцевой стороны угловой головки, которая в рабочем положении обращена вниз.
Раскрытие изобретения
Изобретение относится к технологической машине, в частности к электрической технологической машине, с образующим рукоятку корпусом, в котором расположен приводной двигатель для рабочего органа, причем корпус определяет первую, продольную, ось машины, а также с рабочим валом, приводимым во вращательное или в возвратно-вращательное движение, используемым для установки рабочего органа и расположенным поперек продольной оси машины.
Согласно изобретению предлагается предусмотреть между корпусом двигателя технологической машины и установочным приспособлением для рабочего вала жесткий, в частности прямолинейный, соединительный элемент, расположенный с наклоном относительно оси машины.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы достичь большей степени свободы и большего удобства в пользовании при обработке заготовок посредством технологической машины новой конструкции, например в форме шлифовальной машины. Благодаря целесообразному расположению рабочего органа относительно рукоятки реализуется многофункциональная технологическая машина, применимая, в частности, для обработки изогнутых поверхностей и профилей, например путем шлифования или полирования.
В данном случае рабочий орган расположен поперек корпуса машины. Корпус машины, вмещающий, среди прочего, приводной двигатель для рабочего органа, содержит первую область захвата на своей стороне, удаленной от рабочего органа.
Корпус машины определяется его осью - первым, продольным, направлением, поперек которого располагается рабочий орган технологической машины.
Предпочтительные варианты осуществления технологической машины в соответствии с настоящим изобретением характеризуются отличительными признаками, указанными в зависимых пунктах формулы изобретения.
В предпочтительном варианте осуществления между валом приводного двигателя и рабочим валом предусмотрен жесткий трансмиссионный вал, расположенный с наклоном относительно оси машины. Трансмиссионный вал, передающий приводную мощность от вала двигателя электрической технологической машины на рабочий вал, расположен с наклоном относительно оси машины с целью получения достаточно большого свободного пространства для обработки заготовки в рабочей области рабочего органа. В специальных предпочтительных вариантах осуществления трансмиссионный вал, передающий приводную мощность от вала двигателя электрической технологической машины на рабочий вал, выполнен с наклоном относительно оси машины в одной плоскости или одном направлении, а в более предпочтительном варианте - по меньшей мере в двух плоскостях или направлениях.
В частности, жесткий трансмиссионный вал между валом двигателя и рабочим валом используется для передачи соответственно более высокого крутящего момента. В принципе, передача от вала приводного двигателя электрической технологической машины на рабочий вал возможна и с помощью гибкого вала.
В предпочтительном варианте трансмиссионный вал, который может быть, например, жестким или гибким, расположен, по меньшей мере частично, в соединительном элементе между корпусом двигателя и установочным приспособлением для рабочего вала. По этой причине данный соединительный элемент выполнен в форме полой трубы и обеспечивает соответствующую защиту механизма передачи. Сам соединительный элемент может быть выполнен цельным или состоящим из нескольких частей, например из двух полуоболочек.
В предпочтительном варианте соединительный элемент выполнен прямолинейным. Согласно изобретению, соединительный элемент может состоять, например, из одной или нескольких металлических частей, крепящихся в корпусе или на корпусе машины.
В альтернативных вариантах осуществления соединительный элемент может быть также выполнен как единое целое с корпусом двигателя. В одном из таких вариантов осуществления соединительный элемент может быть выполнен, при необходимости, из того же полимерного материала, что и корпус двигателя.
Для получения достаточно большого свободного пространства в области рабочего органа жесткий соединительный элемент между корпусом двигателя и установочным приспособлением для рабочего вала расположен относительно оси машины с наклоном под углом α, причем этот угол обычно находится в интервале 5-85°, в предпочтительном варианте - 7-45°, в еще более предпочтительном варианте - 10-30°. При этом рабочий вал технологической машины располагается по существу перпендикулярно оси машины. Рабочий вал имеет приводной и свободный концы, причем приводной конец функционально (кинематически) связан с трансмиссионным валом.
Технологическая машина, соответствующая изобретению, в предпочтительном варианте осуществления выполнена таким образом, что приводной и свободный концы рабочего вала находятся по разные стороны от оси машины. Проекция оси машины делит ось приводного вала на две части, имеющие по существу одинаковую длину.
При этом в предпочтительном варианте осуществления технологической машины, предлагаемой в настоящем изобретении, ось машины образуется осью вала приводного двигателя.
В предпочтительном варианте осуществления рабочий вал технологической машины удален от корпуса машины на расстояние X, составляющее от 2 до 30 сантиметров. В предпочтительном варианте расстояние X составляет 5-20 сантиметров, в особенно предпочтительном варианте - 5-15 сантиметров.
В случае, когда соединительный элемент выполнен как единое целое с корпусом двигателя, расстояние Y между осью рабочего вала и секущей плоскостью II корпуса двигателя, определяемой наклоном, в частности началом наклона, этого корпуса, обычно составляет 10-30 сантиметров, в предпочтительном варианте - 15-25 сантиметров.
Благодаря целесообразному расположению рабочего органа относительно рукоятки, то есть, в частности, фронтальному и центральному расположению рабочего органа на известном расстоянии Х перед рукояткой, обеспечивается большая степень свободы движения рабочего органа относительно заготовки. В частности, открытый и закрепленный лишь с одной стороны рабочий орган дает возможность выбора множества рабочих положений.
Для повышения качества обработки неровных поверхностей, например изогнутых поверхностей и профилей, рабочий орган может быть, например, оснащен гибким шлифовальным средством.
В предпочтительном варианте технологическая машина содержит блок регулирования или задания числа оборотов для согласования скорости на окружности с особенностями обрабатываемой поверхности.
Для реализации соответствующего передаточного механизма между приводным двигателем и рабочим органом рабочий вал функционально связан с валом приводного двигателя посредством по меньшей мере двух ступеней передачи. При этом первая ступень передачи в предпочтительном варианте располагается между валом двигателя и трансмиссионным валом. Вторая ступень передачи располагается между трансмиссионным валом и рабочим валом.
Первая ступень передачи в предпочтительном варианте расположена между подшипником, поддерживающим вал двигателя со стороны отвода силового потока, т.е. со стороны ведомого узла, и подшипником, поддерживающим трансмиссионный вал со стороны подвода силового потока, т.е. со стороны ведущего узла.
В предпочтительном варианте осуществления и, в частности, для получения прямолинейного и жесткого трансмиссионного вала, расположенного с наклоном относительно оси машины, предусмотрено, что ступень передачи представляет собой комбинацию прямых и косых зубьев, взаимодействующих друг с другом. При этом прямые зубья в предпочтительном варианте расположены на валу двигателя. Косые зубья этой ступени передачи выполнены на трансмиссионном валу, в частности на цилиндрическом зубчатом колесе.
В другом предпочтительном варианте ступень передачи выполнена в виде корончатой передачи. Это благоприятным образом обеспечивает возможность реализации компактного механизма передачи крутящего момента с изменением направления и без предъявления жестких требований к необходимым допускам применительно к осевому положению трансмиссионного вала. Благодаря этому трансмиссионный вал может смещаться в определенных пределах в осевом направлении, не теряя своей эксплуатационной надежности.
Трансмиссионный вал содержит подшипник, установленный в корпусе машины. Еще один подшипник трансмиссионного вала может располагаться в самом соединительном элементе или также в установочном приспособлении для рабочего вала.
Электрическая технологическая машина, соответствующая настоящему изобретению, может иметь исполнение, предусматривающее работу с питанием от сети. В этом случае она имеет кабель для соединения с электрической сетью.
Однако в особенно предпочтительном варианте осуществления машина содержит один или несколько аккумуляторов для питания ее энергией, необходимой для работы. Такой аккумулятор, например литий-ионного типа, обеспечивает соответствующую автономность питания и благоприятным образом повышает комфортность в эксплуатации, способствуя получению высокой степени подвижности технологической машины.
Такой аккумулятор в предпочтительном варианте расположен в корпусе машины и выполнен с возможностью соединения с ним, в частности разъемным образом.
В предпочтительном варианте осуществления аккумулятор может быть выполнен, например, с возможностью установки его в корпусе машины в виде съемного блока. В предпочтительном варианте такой аккумулятор может вдвигаться в корпус машины со стороны задней части рукоятки.
В альтернативных вариантах осуществления, однако, аккумулятор может быть также интегрирован в корпус машины и неподвижно закреплен там с возможностью зарядки через выведенные наружу зарядные контакты.
Прочие преимущества технологической машины, предлагаемой в настоящем изобретении, представлены на приведенных ниже чертежах и в соответствующем описании.
Краткое описание чертежей
На чертежах изображены примеры осуществления изобретения. Чертежи, описание и формула изобретения содержат многочисленные отличительные признаки в комбинации. Специалисты в данной области могут целесообразным образом рассматривать эти отличительные признаки в отдельности и объединять их в другие предпочтительные комбинации.
На чертежах показано:
на фиг.1 - схематическое изображение (вид сверху) технологической машины, соответствующей настоящему изобретению,
на фиг.2 - схематическое изображение (вид сбоку) технологической машины, соответствующей настоящему изобретению, с установленным рабочим органом,
на фиг.3а - вид в разрезе технологической машины, соответствующей настоящему изобретению и показанной на фиг 1,
на фиг.3б - пример осуществления второй ступени передачи технологической машины, соответствующей настоящему изобретению (увеличенное детальное изображение),
на фиг.3в - пример осуществления первой ступени передачи технологической машины, соответствующей настоящему изобретению (увеличенное детальное изображение),
на фиг.4 - технологическая машина, соответствующая настоящему изобретению, с дополнительной шлифовальной рамкой в области рабочего органа,
на фиг.5 - схематическое изображение технологической машины, соответствующей настоящему изобретению, со шлифовальной рамкой и с дополнительно установленным устройством для отсоса пыли,
на фиг.6а-6г - различные рабочие положения технологической машины, соответствующей настоящему изобретению, относительно заготовки,
на фиг.7 - различные рабочие органы, установленные на рабочий вал технологической машины, соответствующей настоящему изобретению,
на фиг.8 - вид концевой части (со стороны рабочего вала) технологической машины, соответствующей настоящему изобретению, с другим установленным рабочим органом,
на фиг.9 - альтернативный вариант установки другого рабочего органа на рабочий вал технологической машины, соответствующей настоящему изобретению.
Описание примеров осуществления изобретения
На фиг.1 показана технологическая машина 10, соответствующая настоящему изобретению, выполненная в виде ручной электрической технологической машины и содержащая корпус 12 двигателя, задняя часть 14 которого выполнена в виде рукоятки 16.
В корпусе 12 расположен электрический двигатель 18 (см. также, в частности, фиг.3а), который может соединяться с источником тока/напряжения посредством сетевого кабеля 20. Двигатель 18 включается посредством расположенного на его корпусе переключающего элемента 22, в результате чего приводится в движение вал 24 двигателя. Корпус 12 и, в частности, расположенный в этом корпусе вал 24 двигателя определяют первую, продольную, ось 26 машины, которая обычно проходит через центр поперечного сечения задней части 14 корпуса двигателя. Первая, продольная, ось 26 машины определяется, в частности, валом 24 двигателя.
Область рукоятки 16 в данном случае обычно находится между двумя секущими плоскостями I и II поперечного сечения корпуса двигателя. Плоскость I при этом располагается на удаленном от рабочего органа конце технологической машины. Плоскость II определяется местом корпуса 12 двигателя, где начинается наклон этого корпуса относительно продольной оси 26 машины.
Технологическая машина 10, соответствующая настоящему изобретению, содержит, кроме того, рабочий вал 28, который приводится во вращательное или возвратно-вращательное движение и ось 30 которого проходит поперек, в частности под прямым углом, первой, продольной, оси 26 технологической машины.
При этом рабочий вал 28 технологической машины 10 удален от корпуса двигателя на расстояние X, составляющее от 2 до 30 сантиметров, в предпочтительном варианте - 5-20 сантиметров, в особенно предпочтительном варианте - 5-15 сантиметров. Для этого между концом корпуса двигателя и установочным приспособлением 34 для рабочего вала 28 предусмотрен жесткий соединительный элемент 32, расположенный с наклоном относительно оси 26 машины. Соединительный элемент 32 выполнен прямолинейным, то есть не имеет больших криволинейных участков.
В альтернативных вариантах осуществления соединительный элемент 32 может быть, в частности, выполнен как одно целое с корпусом 12 двигателя, вследствие чего расстояние X между "корпусом 12" и "соединительным элементом 32" будет по существу равно нулю. В этом случае соединительный элемент будет, в частности, представлять собой участок корпуса, расположенный между рукояткой и установочным приспособлением для рабочего вала. В этих вариантах осуществления корпус двигателя содержит первый, по существу цилиндрический, участок (между плоскостями I и II на фиг.1), который выполнен, например, в виде рукоятки технологической машины и который определяет положение первой оси этой машины. Эта первая, продольная, ось 26 машины определяется, в частности, валом 24 двигателя, расположенным в корпусе последнего. Кроме того, в этом варианте осуществления корпус двигателя содержит второй участок, расположенный с наклоном относительно первого участка. Второй участок корпуса двигателя может заключать в себе трансмиссионный вал, в частности жесткий трансмиссионный вал. Установочное приспособление 34 для рабочего вала может быть тоже выполнено как одно целое с корпусом двигателя либо интегрировано в последний как отдельный конструктивный элемент, например посредством литья под давлением или вклеивания.
В обоих случаях (с соединительным элементом, выполненным как единое целое с корпусом двигателя или отдельно от него) расстояние Y между осью рабочего вала и секущей плоскостью II корпуса двигателя, определяемой наклоном, в частности началом наклона, этого корпуса, обычно составляет 10-30 сантиметров, в предпочтительном варианте - 15-25 сантиметров.
В примере осуществления, показанном на фиг.1, соединительный элемент 32 между корпусом и установочным приспособлением 34 для рабочего вала изготовлен из металлического материала в отличие от самого корпуса двигателя, изготовленного, в частности, из полимерного материала.
В альтернативных вариантах осуществления, где соединительный элемент также выполнен как единое целое с корпусом двигателя, этот соединительный элемент в предпочтительном варианте изготавливается из того же полимерного материала, что и корпус двигателя.
На фиг.2 показан вид сбоку технологической машины 10, соответствующей настоящему изобретению, с установленным рабочим органом 44, например пильным диском. В качестве рабочего органа может также использоваться шлифовальный ролик или валик либо другой аналогичный инструмент.
В примере осуществления, представленном на фиг.1-3, соединительный элемент 32 установлен в корпусе двигателя (см., в частности, фиг.3а) и выполнен в виде полой трубы.
В соединительном элементе 32 размещен трансмиссионный вал 36, который в примере осуществления, представленном на фиг.3, выполнен в виде прямолинейного жесткого вала.
В принципе, трансмиссионный вал 36 может быть, однако, выполнен и в виде гибкого вала.
Рабочий вал 28 соединяется с валом 24 двигателя посредством, в частности, трансмиссионного вала 36. В частности, рабочий вал 28 функционально связан с валом 24 приводного двигателя/якоря 18 посредством двух ступеней 56 и 58 передачи.
Первая ступень 56 передачи (см., в частности, фиг.3в) представляет собой комбинацию прямых зубьев на валу 24 двигателя и косых зубьев на цилиндрическом зубчатом колесе 38, расположенном в области обращенного в сторону вала двигателя конца трансмиссионного вала 36. В предпочтительном варианте первая ступень передачи имеет передаточное отношение в диапазоне от 2:1 до 9:1, в особенно предпочтительном варианте - от 3:1 до 7:1, в частности от 4,5:1 до 6:1.
В частности, первая ступень 56 передачи расположена между подшипником 40 вала двигателя со стороны отвода силового потока, т.е. со стороны ведомого узла, и подшипником 42 трансмиссионного вала 36 со стороны подвода силового потока, т.е. со стороны ведущего узла, чем обеспечивается повышение стабильности передаточного механизма и, следовательно, трансмиссии.
Вторая ступень 58 передачи предусмотрена между трансмиссионным валом 36 и рабочим валом 28. В примере осуществления, представленном на фиг.3, вторая ступень 58 передачи представляет собой корончатую зубчатую передачу 68, расположенную между трансмиссионным валом 36 и рабочим валом 28 и имеющую угол, составляющий обычно 60-80°, в частности приблизительно 70°.
В предпочтительном варианте вторая ступень передачи имеет передаточное отношение в диапазоне от 1:1 до 3:1, в особенно предпочтительном варианте - от 1:1 до 2:1.
Благодаря такому целесообразному исполнению трансмиссионный вал может немного смещаться внутри корончатого зубчатого колеса 68 в направлении своей оси без потери функциональной связи и без перекашивания обоих зубчатых колес передачи. В этом смысле исполнение второй ступени передачи технологической машины, предлагаемой в настоящем изобретении, в виде корончатой передачи обеспечивает весьма широкие допуски при изготовлении и позволяет, в частности, использовать жесткий трансмиссионный вал.
На фиг.4 показана концевая часть технологической машины, соответствующей настоящему изобретению, с установленным рабочим органом 44 в виде шлифовального ролика, закрепленного в установочном приспособлении 34 рабочего вала 28, и с дополнительной шлифовальной рамкой 46. Как следует из чертежа, применение шлифовальной рамки 46 дает возможность обработки без перекашивания ровных поверхностей 48. При этом шлифовальная рамка 46 и рукоятка 14 могут поворачиваться независимо друг от друга вокруг оси 30 вращения рабочего вала 28. При наложенной шлифовальной рамке 46 это благоприятным образом обеспечивает хорошую (без перекашивания) проводку машины. С помощью шлифовальной рамки 46 осуществляется, в частности, проводка рабочего органа 44 по обрабатываемой поверхности 48.
На шлифовальной рамке 46 (или, в альтернативном варианте осуществления, вместо нее) может быть дополнительно установлено устройство 50 для отсоса пыли, которое содержит пылеотводящую линию 52 и окружает рабочий орган. В области контакта рабочего органа с заготовкой (см. также фиг.5) устройство для отвода пыли открыто для обеспечения этого контакта.
На фиг.6а-6г представлены четыре примера различных возможных рабочих положений предлагаемой в настоящем изобретении технологической машины 10 и, в частности, рабочего органа 44, выполненного в виде шлифовального средства. Благодаря оригинальному расположению шлифовального средства относительно рукоятки, то есть, в частности, того, что шлифовальный ролик 44 установлен по центру и на известном расстоянии Х перед торцевой частью рукоятки и, в частности, перпендикулярно последней, может быть в обычном режиме и простым образом обеспечена обработка труднодоступных участков заготовки 50.
Для повышения качества обработки неровных поверхностей, например изогнутых поверхностей и профилей, технологическая машина, соответствующая настоящему изобретению, может быть оснащена различными рабочими органами, в частности различными гибкими шлифовальными и полировальными средствами, включая, но не ограничиваясь этим, примеры осуществления, представленные на фиг.7а-7д. Так, например, на фиг.7а можно видеть шлифовальную втулку на раздвижном держателе, на фиг.7б - пластинчатый шлифовальный инструмент, на фиг.7в - проволочную щетку, на фиг.7 г - нейлоновую щетку и на фиг.7д - так называемую фладдер-щетку. Кроме того, могут быть использованы и различные другие рабочие органы, например полировочные валики или керамические шлифовальные круги.
С помощью подходящих шлифовальных или пильных средств, один из примеров которых показан на фиг.8, простым образом обеспечивается возможность обработки профилей, например углублений в шпунтовых соединениях.
Технологическая машина, предлагаемая в настоящем изобретении, обеспечивает также возможность торцевого шлифования на рабочем валу, как это, например, показано на фиг.9. Рабочий орган 44 в варианте осуществления, представленном на фиг.9, содержит торцевую рабочую поверхность (например, шлифовальную) 60, посредством которой можно обрабатывать заготовку 50.
Представленный на фиг.9 пример осуществления технологической машины согласно настоящему изобретению характеризуется также, в частности, тем, что здесь показана технологическая машина, работающая от аккумулятора. На конце корпуса 12 двигателя, противоположном рабочему валу 28, предусмотрен аккумуляторный блок 64, который вставляется в корпус 12 и который можно извлечь из последнего, например для зарядки. Аккумуляторный блок 64 может быть выполнен, например, на литиевой, в частности литий-ионной, основе и обеспечивать, в частности, напряжение 10,8, 14,4 или 18 вольт. Возможны, конечно, и другие значения напряжения.
В альтернативных вариантах осуществления аккумуляторный блок может быть также интегрирован в корпус 12 двигателя и неподвижно закреплен там с возможностью зарядки, например, через выведенные наружу зарядные контакты.
В предпочтительном варианте осуществления предлагаемая технологическая машина содержит блок регулирования или задания числа оборотов для согласования скорости на окружности рабочего вала с особенностями обрабатываемой поверхности. Это регулирование или задание числа оборотов можно осуществить, например, посредством переключающего элемента 22 или соответствующего регулятора, предусмотренного на корпусе.
Применение технологической машины, соответствующей настоящему изобретению, не ограничивается шлифованием и полированием. Она может быть также реализована, например, в виде пильной/режущей машины путем установки соответствующей пильной/режущей насадки на рабочий вал.
Кроме того, предлагаемая в изобретении технологическая машина не ограничивается использованием только чисто вращательного привода рабочего вала. Во всех вариантах осуществления и, в частности, во всех показанных или описанных вариантах, данная машина может быть реализована и в виде технологической машины с осциллирующим (колебательным) приводом, в которой рабочий вал совершает возвратно-вращательное движение около некоторого нулевого положения и в пределах определенного углового диапазона, в частности определенного диапазона изменения вписанного угла.
В настоящем описании представлена технологическая машина новой конструкции, в частности шлифовальная, резательная или полировальная машина, обеспечивающая большее удобство в пользовании при обработке заготовок и большую степень свободы для ориентирования машины относительно заготовки. Благодаря оригинальному расположению рабочего органа относительно рукоятки, то есть, в частности, того, что он установлен по центру и на известном расстоянии Х перед торцевой частью рукоятки и, в частности, перпендикулярно последней, может быть выполнена обработка изогнутых поверхностей или профилей. Это, в частности, обеспечивается также открытым расположением и лишь односторонним креплением рабочего органа на корпусе машины. Открытое расположение рабочего органа на известном удалении от рукоятки позволяет выполнять обработку труднодоступных участков заготовки. Кроме того, пользователь хорошо видит участок, на который воздействует рабочий орган, чем обеспечивается точное позиционирование последнего. В технологической машине, соответствующей настоящему изобретению, предусмотрено модульное использование самых различных рабочих органов, например шлифовальных, полировальных или очищающих средств.
Благодаря использованию шлифовальной рамки, соединяемой с технологической машиной, обеспечивается возможность простой и надежной, без перекашивания, обработки больших и ровных поверхностей. При этом шлифовальная рамка и рукоятка могут поворачиваться независимо друг от друга вокруг оси вращения рабочего вала, так что несмотря на наличие шлифовальной рамки, наложенной на заготовку, обеспечивается хорошая, в частности без перекашивания, проводка машины.
В зависимости от необходимости, технологическая машина, соответствующая настоящему изобретению, может оснащаться устройством для отсоса пыли, расположенным в области рабочего органа.