專利名稱：減振裝置，使用該減振裝置的工具及其清潔工作表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作用于工作面表面的便攜式電動工具領(lǐng)域。特別是涉及一種偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具尤其是砂光機(jī)和拋光機(jī)的減振裝置。它同樣涉及使用同樣減振裝置的其他電動機(jī)械，和研磨拋光工件表面的方法背景技術(shù)眾所周知以上所提到的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具，如磨砂類工具通常包括一個地板或襯墊來支撐一個研磨體，如砂紙。襯墊通過適當(dāng)?shù)膫鲃臃绞竭B接到電機(jī)上，而電機(jī)安裝在帶有一個或多個手柄的機(jī)殼上。傳動方式具體表現(xiàn)為電機(jī)軸驅(qū)動凸輪旋轉(zhuǎn)。凸輪是安裝于位于襯墊中心的圓孔中。凸輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動襯墊上的每一個點(diǎn)沿一個圓形的軌跡運(yùn)動，該圓形軌跡的半徑等于凸輪的偏心距，也就是電機(jī)軸的中心線到位于支撐研磨體的襯墊中心的圓孔中心的距離。通過允許襯墊圍繞圓形軌道的中心旋轉(zhuǎn)，它可被稱為復(fù)合的旋轉(zhuǎn)軌也可被稱為“自由軌道”。
時而不時，我們能夠看到所述的軌跡運(yùn)動變成了襯墊體可在一定距離里加速的線性運(yùn)動。這種加速產(chǎn)生了相反方向的反作用力。反作用力產(chǎn)生的多余振動傳遞到機(jī)身并最終傳遞到操作者的手和胳膊。這種振動的振幅取決于軌道的直徑尺寸和襯墊質(zhì)量與機(jī)器質(zhì)量的比率。這些機(jī)器的操作者一般會對機(jī)器施加一定的力或載荷去加快工作速度及提高生產(chǎn)力，但是這樣往往會增大振動的振幅。
為了把振動限制在一個可接受的水平，市面上可得到的機(jī)器、設(shè)備和電動工具往往被設(shè)計(jì)得工作面(襯墊的尺寸)和軌道的直徑相對較小。然而，這種限制降低了機(jī)器的效率。
為了彌補(bǔ)對效率的這種限制，操作者往往會對機(jī)器施加一定的載荷以增加工作面上的摩擦力。但是這樣做又導(dǎo)致振動進(jìn)一步地加大。操作者為了消除這種增加的振動又不得不施加更大的力去把機(jī)器按在工件上。這樣一來，機(jī)器的質(zhì)量實(shí)際上是增加了，并且振動是被操作者的手和胳膊吸收了，這會對操作者的健康會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。
即使是那些偶爾使用磨砂類工具的人也能很快體會到手指、手臂和胳膊的麻木和刺痛。這些癥狀在操作幾分鐘后就會顯現(xiàn)出來，令人感到很不愉快，并且這種麻木和刺痛的感覺在終止操作后還持續(xù)幾個小時。如果持續(xù)操作幾個小時，則要花上幾天時間來恢復(fù)。這種振動給專業(yè)工人的造成的后果更加嚴(yán)重。
工人長期接觸電動工具和設(shè)備的振動引起的疾病會使很大一部分工人退休，這會導(dǎo)致高的社會成本。另一方面，對相關(guān)振動極限值的指標(biāo)的采用會對生產(chǎn)力和產(chǎn)品成本有重大影響。
綜上所述的原因，很明顯無論是這些有振動的電動工具的制造者還是使用者都希望消除或減少傳遞到操作者身上的振動，從而提高工人的安全和生產(chǎn)力并且減少相關(guān)社會成本。
解決上述問題的第一種方法是，采取一個或多個偏心體或平衡塊相對襯墊反方向運(yùn)動，從而平衡振動。專利US 4,660,329，US 4,729,194，US 5,888,128，US 6,244,943，US6,206,771，US 2001/0003087，DE 3922522，EP 0303955，EP 0455618，WO 98/01733，WO02/068151所揭示的正是這種解決方案。
一般說來，這種解決方案在襯墊還沒接觸到工件時能起到很好的作用，但是在日常的操作中卻有很大的局限性。當(dāng)襯墊上的研磨體接觸到工件，載荷實(shí)際上會改變襯墊本身的質(zhì)量，因而襯墊質(zhì)量和平衡塊質(zhì)量的比率也在變化中。因此，平衡塊不能消除襯墊質(zhì)量的實(shí)際增加產(chǎn)生的振動。載荷越大、系統(tǒng)越不平衡振動越大。當(dāng)載荷趨于無限大，襯墊將會停滯而機(jī)身將會以等于襯墊運(yùn)動軌道半徑的振幅振動。
必須說明的是使用這類電動工具的操作者都喜歡對工具施加一定的載荷以提高工作速度。通過施加載荷使工作效率顯著提高主要是因?yàn)橐r墊和工件問的摩擦力增加。另一方面，載荷的增加使得機(jī)器不平衡因此也增加了多余的振動。從襯墊的軌道直徑減去該多余振動的直徑，因此可以設(shè)想的是有效的工作軌道的直徑是理論上的軌道直徑減去這種多余振動的軌道直徑。
解決上述問題的第二種方法是，采用彈性材料作為分界面在機(jī)器和操作者的手之間，把振動的動能轉(zhuǎn)化為熱能從而達(dá)到消除振動的目的。專利US 4,905,772，US 5,453,577，US5,347,764，US 2001/0011856A1，WO 03/049902所揭示的正是這種解決方案。然而，第二種解決方案沒有現(xiàn)實(shí)意義。通過在機(jī)身和人手間插入彈性件，該電動工具的振幅遠(yuǎn)比操作者握緊該工具時大。事實(shí)上，操作者很自然地感覺到機(jī)器的工作效率下降，為了恢復(fù)到希望的工作效率操作者往往會花更大的力去抓緊它。這樣一來，加入彈性件的效果就被最小化了，以致振動還是被傳遞給操作者的手臂和胳膊。此外，這種增加的肌肉受力會降低人體自身消除振動的能力，從而導(dǎo)致甚至更嚴(yán)重的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題主要是提供一種減振裝置使電動工具適應(yīng)任何工作環(huán)境并保持高效率來克服上述問題和缺陷。
本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種減振裝置大大減小從工具傳遞人體的振動的振幅，從而降低操作者的健康風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明所要解決的另一個特殊的技術(shù)問題是為工具提供一種價(jià)格低廉的、容易操作的、便于維護(hù)的減振裝置。
同樣，本發(fā)明還提供了一種不會對操作者產(chǎn)生額外的振動的打磨工件的方法。
本發(fā)明解決的另一個技術(shù)問題是提供一種便攜式電動工具，特別是一種帶有減振裝置的砂光機(jī)或拋光機(jī)，使得使用者無論對何種材質(zhì)進(jìn)行粗磨或精磨都能保持高效率和生產(chǎn)率，同時無論當(dāng)使用者施加多大載荷到該電動工具上，都能相當(dāng)大的減少作用到操作者身上的振動。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的所采用的技術(shù)方案通過偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具，如拋光機(jī)尤其是砂光機(jī)這類通過一個電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機(jī)器上安裝減振裝置來實(shí)現(xiàn)的，其特征在于a)有第一表面和第一預(yù)定向的第一襯墊b)有第二表面和第二預(yù)定向的第二襯墊，研磨體如拋光件或砂紙粘貼在第一表面和第二表面位置，并且所述的表面在同一平面大致對齊，c)所述的第一、第二襯墊運(yùn)動方式是使得其分別圍繞旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行沿軌道旋轉(zhuǎn)，而所述的軌道旋轉(zhuǎn)是異相的。
平板砂的襯墊其本上保持在預(yù)定方向。
必須說明的是減振裝置動力補(bǔ)償了慣性和摩擦力，降低了傳遞到電機(jī)軸上的振動。這樣的振動必須保持在一個低的水平或甚至是完全被補(bǔ)償了。
多虧了這個設(shè)計(jì)，使得減振設(shè)備的功能不再取決于旋轉(zhuǎn)的速度、機(jī)器的重量、研磨表面的類型、襯墊旋轉(zhuǎn)的半徑和載荷的條件。
由于取消了傳統(tǒng)平衡塊的使用，使得更多的能量能被用于研磨工作。
甚至在載荷沒有被平均分配到研磨表面上，從電動工具傳遞到操作者的振動余量也要低于帶有平衡塊機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)工具。
各襯墊的活動表面都是十分平坦的并位于同一平面內(nèi)。而且，其中一個面居中，其他的面在該面的外圍。
在一個實(shí)施例中，中間的襯墊是圓形，而外圍的襯墊是環(huán)形。當(dāng)然，襯墊也可以是方形的，有四塊或更多塊。
一種驅(qū)動襯墊運(yùn)動的較好的方式是，使用包括至少一對形狀相同、縱向變換180℃角的凸輪構(gòu)成的偏心塊組件。每一個凸輪必須直接或間接安裝到電機(jī)軸上。每一個凸輪的柱形相同，且該柱形相對電機(jī)軸的中心線的偏心距正是所希望得到的軌跡的直徑。
內(nèi)部的圓形襯墊的外徑略小于外部環(huán)形襯墊的內(nèi)徑，使得在操作過程中在內(nèi)、外襯墊間預(yù)留有一個最小間隙。這樣一來，在襯墊間的間隙可被連接到一種抽吸裝置上，如風(fēng)扇來清除工件上的碎屑和灰塵。這相當(dāng)于傳統(tǒng)機(jī)器上的小孔。
附加的減振裝置的實(shí)施例如附屬權(quán)利要求所述。
根據(jù)本發(fā)明，這同樣是一種通過電機(jī)軸驅(qū)動有第一預(yù)定向的第一襯墊和有第二預(yù)定向的第二襯墊作用于工件的方法。這種方法的特征在于所述的第一襯墊環(huán)繞第一軸線轉(zhuǎn)動而第二襯墊環(huán)繞第二軸線轉(zhuǎn)動，該第一軸線和第二軸線是重合的。
平板砂的兩襯墊保持它們預(yù)定方向。
在實(shí)施例中這種方法可能被附加的特正是a)使用環(huán)形的第一襯墊和圓形的第二襯墊，所述的第二襯墊是放置在第一襯墊的內(nèi)部，b)第二襯墊的中心軸線圍繞電機(jī)軸中心線轉(zhuǎn)動，并且a)第一襯墊的中心軸線在同樣的旋轉(zhuǎn)方向上圍繞電機(jī)軸中心線轉(zhuǎn)動，但是偏離第二襯墊的中心軸線180℃左右。
根據(jù)本發(fā)明，一種便攜式的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具，特別是拋光機(jī)或砂光機(jī)，包括a)帶有操作者使用手柄的機(jī)殼，b)機(jī)殼的內(nèi)腔，c)安裝在機(jī)殼內(nèi)腔中的電機(jī)和有縱向旋轉(zhuǎn)軸線的電機(jī)軸，d)至少一個連接第一研磨體的第一襯墊，和連接第二研磨體的第二襯墊，和e)從電機(jī)軸到襯墊的能量傳遞裝置，和如前及附屬權(quán)項(xiàng)所述的減振裝置。
這種偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具可被設(shè)計(jì)為“圓砂機(jī)”。
為了補(bǔ)償或取消扭矩，電動機(jī)器可以使用直接或間接連接到電機(jī)軸或風(fēng)扇上的平衡塊，平衡塊的質(zhì)心不在電機(jī)軸中心線上。
根據(jù)另一個實(shí)施例，當(dāng)使用連接裝置，如彈性材料做的連接件時，偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具也可以被設(shè)計(jì)為“平板砂”。
為了避免在襯墊空載時高速旋轉(zhuǎn)，應(yīng)使用制動裝置。
附圖簡要說明結(jié)合附圖，對便攜電動工具的減振裝置具體實(shí)施例的詳細(xì)描述使得本發(fā)明的其他的特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯。在下圖中

圖1是一種電動工具，尤其是帶有減振裝置的“圓砂機(jī)”的局部剖視圖。
圖2是圖1中所示的減振裝置的立體爆炸圖。
圖3是圖1中所示的減振裝置的爆炸剖面圖。
圖4是圖1-3所示的裝置縮小比例的仰視圖。
圖5是圖1-3所示的裝置組裝后的剖面圖。
圖6是在圖1-3所示的裝置中使用的雙凸輪組件的立體圖。
圖7是圖5所示裝置的電機(jī)上增加一個平衡塊后的剖視圖。
圖8是八個砂粒質(zhì)點(diǎn)在操作過程中的移動視圖。
圖9-12是另四個砂粒質(zhì)點(diǎn)在操作過程中的移動視圖。
圖13是第二個實(shí)施例中的減振裝置的四個襯墊排列的仰視圖。
圖14是圖5所示的裝置增加了風(fēng)扇平衡塊的剖視圖。
圖15是圖1所示裝置增加了連接件表明是“平板砂”的側(cè)視圖。
圖16是圖1所示裝置增加了制動裝置的側(cè)視圖。
其中1偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具2機(jī)殼3手柄4內(nèi)腔5電機(jī)6球軸承7電源開關(guān)8環(huán)形砂紙9圓形砂紙10研磨工具1的抗震裝置11電機(jī)軸12電機(jī)軸中心線13第一軸承13a第一軸承中心點(diǎn)14第一軸承中心孔15第一軸承中心線16第一(外)襯墊16a內(nèi)腔
16b外表面16z第一襯墊16的定向17第一支撐件17a圓錐部分17b環(huán)形部分17c下中心腔17d圓柱狀中心夾持體17e上中心腔17f吸塵孔18雙偏心塊組件18a第一凸輪18b第二凸輪18c中心孔18d雙偏心塊組件中心點(diǎn)19第二軸承19a第二軸承19中心點(diǎn)20第二球軸承19的中心孔21第二球軸承19的中心線22第二(內(nèi))襯墊22a外表面22z第二襯墊22的定向23第二支撐件(夾持件)23a中心腔24小間隙24a最小間隙25元件16、17的質(zhì)心26元件22、23的質(zhì)心27垂直于中心線12的直線28平衡塊29平衡塊28的質(zhì)心29A平衡塊28和風(fēng)扇43的質(zhì)心30元件16，22，17，23，13，19，18質(zhì)心系統(tǒng)的質(zhì)心31元件16，22，17，23，13，19，18，28，43質(zhì)心系統(tǒng)的質(zhì)心33外襯墊16的旋轉(zhuǎn)箭頭34內(nèi)襯墊22的旋轉(zhuǎn)箭頭40環(huán)形襯墊16軌道中心15指示箭頭41圓形襯墊22軌道中心21指示箭頭42連接線43冷卻風(fēng)扇44收集室45空氣和灰塵排出管46第一彈性連接件47第二彈性連接件50第一制動裝置
51第二制動裝置a，b，c，d砂粒質(zhì)點(diǎn)e1，e2偏心距f1，f2.力j.偏心距k，l，m.砂粒質(zhì)點(diǎn)q.距離t.圓周F1，F(xiàn)2.外、內(nèi)表面面積K1，K2.力P.平面A1，A2，A3，A4.襯墊B1，B2，B3，B4.襯墊A1，A2，A3，A4的表面S1，S2，S3，S4.襯墊A1，A2，A3，A4中心線C1，C2，C3，C4.襯墊A1，A2，A3，A4中心圓的面積R1，R2，R3，R4.襯墊A1，A2，A3，A4和面積C1，C2，C3，C4軌道中心線T1，T2，T3，T4.軌道旋轉(zhuǎn)方向指示箭頭d1＝d2＝d3＝d4.軌道中心線R1，R2，R3，R4到旋轉(zhuǎn)中心線M的距離C1(3)，C2(3)，C3(3)，C4(3).在位置(3)時各中心圓面積O1，O2，O3，O4.襯墊A1，A2，A3，A4的定向具體實(shí)施方式
參照附圖1，揭示了一種結(jié)合了本發(fā)明實(shí)施例的減振裝置的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具1，如砂光機(jī)或拋光機(jī)。
偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具1基本上都有帶手柄3的機(jī)殼2和內(nèi)腔4來裝馬達(dá)5，例如電機(jī)，帶有電機(jī)軸11和縱向中心線12，電機(jī)軸11由球軸承、滾針軸承或含油軸承支撐。馬達(dá)5可以不是電動的，如也可以是氣動。軸線12也可被說成電機(jī)軸中心線或旋轉(zhuǎn)軸線。電機(jī)5可以在任何速度下工作甚至是非常高的速度。電機(jī)5的轉(zhuǎn)速典型的設(shè)計(jì)范圍是2000-12000轉(zhuǎn)每分鐘。
電源開關(guān)7設(shè)置在手柄3上使得操作者操作方便，它連接電機(jī)5到主電源、充電電池或壓縮空氣罐上(附圖上沒有表示出來)。
電機(jī)軸11通過包括減振設(shè)備10的機(jī)械傳動裝置和襯墊16、22連接起來，襯墊16、22支撐十分平的研磨體8、9，如磨砂層或砂紙。傳動裝置和減振裝置10適合支撐研磨體8、9和減少振動的振幅，而這種振動通常由工件對工具襯墊16、22的反作用力產(chǎn)生的，這種反作用力繼而作用在電機(jī)軸11、機(jī)殼2和操作者上。
為了達(dá)到這個目標(biāo)，包括減振裝置10在內(nèi)的傳動裝置使得襯墊16、22做的不相同而且彼此分離的。襯墊16、22有著相等的質(zhì)量，而且最好是它們的工作面積F1、F2也相等。襯墊16、22的外表面位于同一平面P上。
此外，被電機(jī)軸11驅(qū)動的傳動裝置被設(shè)計(jì)成為不但能使襯墊16、22做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而且能做階段反向的軌跡運(yùn)動。通過軌跡運(yùn)動可動力補(bǔ)償慣性和摩擦力，從而降低了傳遞到電機(jī)軸11上的振動。
軌跡運(yùn)動會被優(yōu)先考慮。
特別的是，傳動裝置和減振裝置結(jié)合了一對雙偏心塊組件18，該雙偏心塊組件18有凸輪18a，18b驅(qū)動襯墊16，22分別做軌跡運(yùn)動。這在下面進(jìn)一步描述。
機(jī)殼2包括一個位于雙偏心塊組件18上的收集室44。收集室44連接一個位于手柄3下的空氣和灰塵排出管45。一個抽風(fēng)扇(圖未示)可以連接到排出管45上來保護(hù)操作者的健康。參照圖2-6，偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具1的減振裝置10包括環(huán)形的第一(外)襯墊16，襯墊16有個中間內(nèi)腔16a和連接環(huán)形砂紙8的第一外表面16b。假定外襯墊16的外表面16b面積為F1。外襯墊16連接到鐘形的第一支撐件17上。減振裝置10同樣還包括一個圓盤狀的第二(內(nèi))襯墊22。內(nèi)襯墊22放置在外襯墊16的內(nèi)腔16a中，并有一個連接圓形砂紙9的第二外表面22a。假定內(nèi)襯墊22的外表面22a面積為F2。面積F1、F2的面積最好相等，也就是F1＝F2。外表面16b，22a位于同一平面P中(見圖1和圖5)。圓柱狀的第二支撐體23位于內(nèi)襯墊22的內(nèi)表面上，并形成了一個圓柱狀的空腔23a。
從圖2和圖3可以看出，外襯墊16的鐘形支撐件17有一個圓錐部分17a和平面圓環(huán)17b相連，形成了一個下面的中空腔17c。還可以有一個圓柱狀中間夾持體17d(圖未示)連接環(huán)形17b形成一個上面的中心腔17e。這里的中心腔17e是由圓環(huán)17b形成的。從圖2，3和5上，可以看出支撐體17上，特別是在圓錐部分17a上至少有一個空氣和灰塵抽吸孔17f。當(dāng)一個風(fēng)扇(圖未示)連接到管45上，它能在磨砂或拋光過程中抽走灰塵和碎屑。
第一軸承13和第二軸承19都是球軸承或滾針軸承。第一軸承13的外表面安裝在圓環(huán)部分17b的上中心腔17e內(nèi)。并且第二軸承19的外表面安裝在內(nèi)襯墊22的圓柱狀夾持體23的內(nèi)腔23a中。第一軸承13的中心點(diǎn)13a，中心孔14和中心線15。第二軸承19的中心點(diǎn)為19a，中心孔20和中心線21。
中心線15、21和旋轉(zhuǎn)中心線12平行，但是分別位于旋轉(zhuǎn)中心線12的兩邊。中心線15和外襯墊16及它的支撐體17的中心軸線重合，而中心線21與內(nèi)襯墊22及它的支撐體23的中心軸線重合。這樣的設(shè)計(jì)可以使外襯墊16和它的支撐體17的質(zhì)心25與內(nèi)襯墊22和它的支撐體23的質(zhì)心26位于垂直與旋轉(zhuǎn)中心線12的直線27上(如圖5所示)。當(dāng)外襯墊16保持它的定向16z(見圖4)，就會在操作時出現(xiàn)中心線15圍繞旋轉(zhuǎn)中心線12旋轉(zhuǎn)或做軌跡運(yùn)動(根據(jù)圖15的實(shí)施例)。當(dāng)內(nèi)襯墊22保持它的定向22z(見圖4)，就會在操作時出現(xiàn)中心線21圍繞旋轉(zhuǎn)中心線12旋轉(zhuǎn)或做軌跡運(yùn)動，但是相對于中心線15的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換了180℃(根據(jù)圖15的實(shí)施例)。
從圖1-7可知減振裝置10的基本元件是偏心塊組件18。偏心塊組件18是由連接在一起的第一凸輪18a和第二凸輪18b組成的。凸輪18a，18b形狀相同但彼此的位置在縱向上轉(zhuǎn)換了180℃。在偏心塊組件18的中間有通孔18c，使得它和電機(jī)軸11緊固連接。從而通孔18c的中心線與旋轉(zhuǎn)中心線12重合。
從圖6可知，凸輪18a，18b實(shí)際上是圓柱狀，它們也可以是別的形狀，如橢圓狀。它們的中心線分別指示為15和21。凸輪18a，18b構(gòu)成一個單一的整體，如由整塊的金屬制成的。凸輪18a，18b也可以是先由兩個單個元件后來再緊固在一起的。凸輪18a，18b各自相對于中心線12的偏心距e1，e2，也就分別是中心線15，12和21，12之間的距離，彼此相等(e1＝e2)并等于期望的軌道直徑。
第一(上面的)凸輪18a的外表面是緊固安裝在第一軸承13的中心孔14中，而第二(下面的)凸輪18b是緊固安裝在第二軸承19的中心孔20中。電機(jī)軸11的旋轉(zhuǎn)傳遞結(jié)凸輪18a，18b，通過軸承13和19的滑動，進(jìn)而又分別傳遞給支撐體17，23和它們各自所連接的襯墊16和22。(在圖15的實(shí)施例中，襯墊16，22在整個旋轉(zhuǎn)過程中始終保持在16z，22z方向)因而，襯墊16，22所形成的偏心軌道彼此轉(zhuǎn)換了180℃。
參照圖4和圖5可知，內(nèi)部圓形襯墊22的外徑略小于外部環(huán)形襯墊16的內(nèi)徑，使得在整個旋轉(zhuǎn)操作過程中能夠在襯墊16，22間保留一個預(yù)定的最小間隙24a。在襯墊16，22間的間隙24可以在操作過程中作為吸走工件上的碎屑和灰塵的通道。這種抽吸作用是由風(fēng)扇(圖未示)和排出管45聯(lián)合一起產(chǎn)生的。
在操作過程中，襯墊16，22分別產(chǎn)生力K1，K2(見圖4)。力K1，K2的作用方向相反(因?yàn)橛?80℃的反相的緣故)來消除振動，否則這種振動的大部分會傳遞到工具1的機(jī)殼2接著傳遞給了操作者。即使是在操作者對工具1的載荷增加了，這種振動也能被消除。
參照圖7，在操作工具1的過程中力f1，f2在點(diǎn)30處產(chǎn)生一個小的扭矩，而點(diǎn)30是由襯墊22、16，支撐體17、23，軸承13、19和凸輪組件18構(gòu)成的系統(tǒng)的質(zhì)心。力f1，f2是由離心運(yùn)動產(chǎn)生的，并能導(dǎo)致振動。為了消除這種扭矩，可以在電機(jī)軸11上增加一個平衡塊28。平衡塊28可以緊固地直接連接到電機(jī)軸11或組件18上，或者連接到由電機(jī)4驅(qū)動冷卻電機(jī)的冷卻風(fēng)扇43上(如圖14所示)。平衡塊28的質(zhì)心29不在電機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線12上。在圖7中指示了它的偏心距j。平衡塊28基本上可以是任何形狀。在這里用的是圓柱狀。然而，我們應(yīng)注意到外襯墊16加上它的支撐體17的質(zhì)量等于內(nèi)襯墊22和它的支撐體23加上平衡塊28的質(zhì)量，為了達(dá)到平衡的目的，不僅是質(zhì)量必須這樣，而且它們到點(diǎn)31的距離也要這樣。使得整個質(zhì)心還是在點(diǎn)31上。
在圖8中將對外襯墊16和內(nèi)襯墊22做進(jìn)一步說明。這將闡明減振裝置10的作用。襯墊16，22的外表面16b，22a位于同一平面P上。并假定它們的面積F1，F(xiàn)2相等。也許在一些例子中這個要求沒有被滿足。在操作過程中，環(huán)形的外襯墊16的中心線15圍繞電機(jī)軸11的旋轉(zhuǎn)中心線12畫了一個小圓，而與中心線15有個180℃轉(zhuǎn)換圓形內(nèi)襯墊22的中心線21同樣圍繞旋轉(zhuǎn)中心線12畫了一個小圓。這兩個小圓分別用箭頭40，41指示。
一個連接線42把中心線15，12，21連接起來。中心線12，15間的距離和中心線12，21間的距離相等。這是使結(jié)構(gòu)簡單的首選設(shè)計(jì)，但是在某些時候和情況下會和這里選擇的條件相背離。
假定箭頭16z是固定在外襯墊16的外表面16b上，它指示了外襯墊16相對于工具1的預(yù)先確定的方向或定位，比如它可以是從工具1的前面指向后面。假定箭頭22z固定在內(nèi)襯墊22的外表面22a上。它同樣指示了內(nèi)襯墊22相對于工具1的預(yù)先確定方向或定位，比如它同樣可以是從工具1的前面指向后面。在圖15的實(shí)施例中，襯墊16，22在操作過程中始終保持在預(yù)定方向16z，22z是十分重要的。換句話說，在所有的工作位置(在圖8中用(1)到(5)指示出了五個)，箭頭16z，22z都是平行于預(yù)先確定的垂直旋轉(zhuǎn)電機(jī)中心線12的直線。
假定八個小砂粒質(zhì)點(diǎn)a，b，…h(huán)在襯墊16，22的外邊緣用(1)指示的旋轉(zhuǎn)位置。假定襯墊16上的質(zhì)點(diǎn)a，b，c，d彼此以90℃角分離，同樣襯墊22上的質(zhì)點(diǎn)e，f，g，h也是彼此以90℃角分離。質(zhì)點(diǎn)a-h在同樣直徑的小圓上運(yùn)動，連續(xù)通過位置(1)-(5)，因而在被加工的工件上有打磨的作用。
在圖9-12中，我們可以看到襯墊16，22分別處于四個連貫的位置(1)，(2)，(3)和(4)時的三個質(zhì)點(diǎn)k，l，m的運(yùn)動。在這個例子中，質(zhì)點(diǎn)k，l，m位于襯墊22和16的內(nèi)部。再者，質(zhì)點(diǎn)k，l，m也是沿著同樣直徑的圓運(yùn)動。
參照圖8到12，必須強(qiáng)調(diào)的是，除了有沿著圓t的軌跡運(yùn)動還有由軸承13和19的內(nèi)部摩擦力分別引起的襯墊16和22轉(zhuǎn)動。這種轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速取決于砂紙16b和22a分別受到的載荷。在圖8到12中，分別用箭頭33和34指示出這種旋轉(zhuǎn)。環(huán)形襯墊16始終繞它的中心線15旋轉(zhuǎn)，而圓形襯墊22始終圍繞它的中心線21旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)以下稱為“襯墊旋轉(zhuǎn)”。它們引起了對工件的粗磨，而軌跡道轉(zhuǎn)引起了對工件的精磨。
參照圖1-7(與圖14相對比)在襯墊16，22與機(jī)殼間唯一連接是兩個球軸承13和19。雙凸輪組件18緊固連接到電機(jī)軸11上，使得凸輪18a，18b的轉(zhuǎn)速和電機(jī)軸11的轉(zhuǎn)速相同。凸輪18a，18b如以上所說明的那樣驅(qū)動兩個襯墊16，22。
球軸承13，19的鋼球上相對較小的摩擦力也就是驅(qū)動襯墊16，22分別繞它們各自的中心線15，21旋轉(zhuǎn)的力。如果工具1在空載下工作，如操作者把它拿在空中，襯墊16，22在和電機(jī)軸11同樣的方向(見箭頭33和34)開始旋轉(zhuǎn)，并且襯墊16，22加速直至它們最終達(dá)到和電機(jī)軸11一樣的轉(zhuǎn)速。因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下，砂紙16b，22a和工件之間沒有摩擦力。
然而，一旦對工具1施加載荷，也就是當(dāng)砂紙16b，22a和工件表面相接觸，襯墊16，22的轉(zhuǎn)速就會相當(dāng)大的降低。襯墊旋轉(zhuǎn)(見箭頭33，34)幾乎停止，只能保持一種十分低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行粗磨。而這種軌道的旋轉(zhuǎn)會繼續(xù)保持，此時它們首要執(zhí)行的是打磨的工作。
從以上解釋，我們可知襯墊旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和粗磨取決于施加的載荷。與此相對的是，軌道旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速(可以用來消除振動)取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，精磨或平板砂不取決于施加的載荷大小。
在工作過程中，一方面襯墊16和負(fù)載(如桌面)的摩擦力和襯墊22和負(fù)載(如桌面)的摩擦力不總是一樣，導(dǎo)致了另一方面襯墊16和襯墊22的襯墊旋轉(zhuǎn)也不一樣。但是這對減振的性能沒什么影響，因?yàn)榈退俚囊r墊旋轉(zhuǎn)并不引起振動。
這種操作方式的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具可被稱為“圓砂機(jī)”“砂光機(jī)”。
在圖13中舉了一個四個襯墊的實(shí)施例。它的工作原理和圖1-12所揭示的一樣。
四個襯墊A1，A2，A3，A4做對稱的方形排列。它們排列在電機(jī)軸11的中心線12周圍的同一平面內(nèi)。所有的襯墊A1-A4形狀相同，在本實(shí)施例中用到的是矩形，特別是正方形。所有的襯墊都是平的，且有相同的表面積B1-B4來連接相同尺寸的磨砂紙或拋光紙。假定砂粒質(zhì)點(diǎn)a，b，c，d在襯墊的外角。假定在操作過程中，砂粒質(zhì)點(diǎn)a-d有連貫的位置(1)，(2)，(3)，(4)等等，在圖示上只指示了位置(1)和(3)。位置(3)相對于位置(1)在外角箭頭指示方向上轉(zhuǎn)換了45℃。襯墊A1-A4和中心在點(diǎn)S1-S4的圓形區(qū)域C1-C4在位置(1)上是用實(shí)線表示，在位置(3)上是用虛線表示。這些中心點(diǎn)包括襯墊A1-A4的中心線都是用S1-S4指示出來的。
襯墊A1-A4和它們的中心區(qū)域C1-C4的中心線S1-S4圍繞四個中心線R1-R4做軌道運(yùn)動，連續(xù)通過在較小的圓(圖未示)上的位置(1)，(2)，(3)，(4)等等。軌道中心線R1-R4和位于襯墊排列中心的旋轉(zhuǎn)中心線12的距離相等，即d1＝d2＝d3＝d4。
T1，T2，T3，T4指示的是軌道運(yùn)動的運(yùn)動方向。在所有襯墊A1-A4之中，每相鄰的兩個襯墊軌道運(yùn)動的方向相反，由此襯墊A1，A2，A3，A4各自的預(yù)定方向01，02，03，04保持不變。因此，消除了振動。
凸輪組件(圖未示)和齒輪組件(圖未示)執(zhí)行的功能。凸輪組件與圖6的相似，即可包括兩個(最好似圓柱或柱狀的)凸輪連接襯墊A1，A3和A2，A4，而且這兩個凸輪都連接到電機(jī)軸11上。通過這樣的凸輪組件和齒輪組件，電機(jī)中心線12的旋轉(zhuǎn)傳遞到四個中心線S1，S2，S3，S4，從而驅(qū)動了襯墊A1-A4沿箭頭T1-T4指示的方向旋轉(zhuǎn)。在這個設(shè)計(jì)中，假定在每個襯墊A1-A4實(shí)線所示的圓C1-C4指示了在位置(1)時連接圓柱狀凸輪的位置，而在每個襯墊A1-A4虛線所示的圓C1-C4指示了在位置(3)時連接圓柱狀凸輪的位置。
同樣在這個實(shí)施例中，也能達(dá)到減少振動的目的。
除了軌道運(yùn)動外，整個結(jié)構(gòu)圍繞旋轉(zhuǎn)中心線12轉(zhuǎn)動從而進(jìn)行了粗磨的“襯墊旋轉(zhuǎn)”。
這個實(shí)施例同樣可被設(shè)計(jì)為平板砂。
參照圖14，一個冷卻電機(jī)4的冷卻風(fēng)扇43安裝到電機(jī)軸11上。一個平衡塊28位于冷卻風(fēng)扇43的下面的外表面上。冷卻風(fēng)扇43和平衡塊28的質(zhì)心29A不在旋轉(zhuǎn)中心線12上。通過這種方式補(bǔ)償了不平衡。
圖15揭示了“平板砂”的實(shí)施例。它和圖1的實(shí)施例基本相同，不同的是它包含了至少一個第一彈性連接件46和至少一個第二彈性連接件47。這兩個連接件46，47都可以被拉長并且都是由彈性材料制成，如橡膠。第一連接件46是安裝在環(huán)形外襯墊16和機(jī)殼2上，而第二連接件47是安裝在圓形內(nèi)襯墊22和支撐體17上，也就是襯墊22和機(jī)殼2之間。兩個連接件46，47使得襯墊16，22不能分別繞它們各自的中心線15和21轉(zhuǎn)動。既然不能進(jìn)行這種轉(zhuǎn)動，砂紙16b and 22a只能如圖8到12所說的那樣沿著小圓t運(yùn)動，表現(xiàn)為軌道運(yùn)動。換句話說就是，彈性連接體46，47制止了前面所說的“襯墊旋轉(zhuǎn)”，但是允許“軌道旋轉(zhuǎn)”。
在圖16中闡明了兩個可用在在圖1所示的圓砂機(jī)中制動裝置50，51，去降低襯墊16和22的轉(zhuǎn)速，特別是在工具1空載的時候。轉(zhuǎn)速能夠被降下來是因?yàn)橹苿友b置50，51模擬了載荷的作用。在這里用到的的制動裝置50，51可以是各種不同直徑的橡膠環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種用于偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)上的減振裝置(10)，所述工具(1)通過帶有旋轉(zhuǎn)中心線(12)的電機(jī)軸(11)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機(jī)器，其特征在于a)具有第一表面(16b；B1)的第一襯墊(16；A1)，b)具有第二表面(22a；B2)的第二襯墊(22；A2)，其中第一表面和第二表面(16b，22a；B1，B2)用以分別連接研磨體(8，9)，并且所述的第一、第二表面(16b，22a；B1，B2)大致設(shè)置在同一平面(P)上，以及c)用以移動所述的第一、第二襯墊(6，22；A1，A2)的裝置，使得所述第一、第二襯墊(6，22；A1，A2)分別圍繞中心線(12；R1，R2)進(jìn)行異相地軌道旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的減振裝置(10)，其特征在于所述的第一襯墊(16)連接到第一支撐體(17)，而第二襯墊(22)連接到第二支撐體(23)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的減振裝置(10)，其特征在于第一襯墊(16)加上第一支撐體(17)的質(zhì)量是和第二襯墊(22)加上第二支撐體(23)的質(zhì)量大致相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的減振裝置，其特征在于所述的第一襯墊(16；A1)的外表面(16b；B1)和所述的第二襯墊(22；A2)的外表面(22a；B2)有相同的面積(R1，R2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一個的減振裝置(10)，其特征在于所述的第一、第二襯墊(16，22；A1，A2)的外表面(16b，22a；B1，B2)是平坦的且共面的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任一個的減振裝置(10)，其特征在于其包括第一支撐體(17)的第一襯墊(16)的質(zhì)心(25)和包括第二支撐體(23)的第二襯墊(22)的質(zhì)心(26)大致位于通過所述的旋轉(zhuǎn)中心線(12)的直線(27)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的任一個的減振裝置(10)，其特征在于所述的第一襯墊(16)的外表面(16b)是以旋轉(zhuǎn)中心線(12)為中心而居中布置，并且第二襯墊(22)的外表面(22a)相對于第一襯墊(16)的外表面(16b)為偏心的周邊設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的減振裝置(10)，其特征在于所述的第二襯墊(22)的外表面(22a)大致是圓形。
9.根據(jù)權(quán)利7或8的減振裝置(10)，其特征在于所述的第一襯墊(16)的外表面(16b)大致是環(huán)形。
10.根據(jù)權(quán)利要求3-9的任一個的減振裝置(10)，其特征在于第一支撐體(17)是鐘形且包括一個連接到第一襯墊(16)上的圓錐部分(17a)和一個環(huán)形部分(17b)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3-10中的任一個的減振裝置(10)，其特征在于當(dāng)一風(fēng)扇連接到所述的減振裝置(10)上時，所述的第一支撐體(17)包括至少一個吸塵孔來吸走在操作過程中工件產(chǎn)生的灰塵和碎屑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11的任一個的減振裝置(10)，其特征在于驅(qū)動所述的襯墊(16，22；A1，A2)的裝置包括偏心塊組件(18)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的減振裝置(10)，其特征在于所述的偏心塊組件(18；A1，A2)包括至少一個第一凸輪(18a)和第二凸輪(18b)，所述的第一凸輪(18a)和第二凸輪(18b)可以縱向轉(zhuǎn)換，彼此形狀大致相同，彼此偏離了一個角度，并且有一個中間孔(18c)來連接電機(jī)軸(2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的減振裝置(10)，其特征在于所述的第一、第二凸輪(18a，18b)角向轉(zhuǎn)換了大約180°。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的減振裝置(10)，其特征在于所述的第一、第二凸輪(18a，18b)是一個單一的整體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的減振裝置(10)，其特征在于所述的凸輪(18a，18b)主要是柱形，并且它們相對與中心孔(18c)的中心線(12)的偏心距(e1，e2)等于想要的軌跡的直徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-16的任一個的減振裝置(10)，其特征在于所述的內(nèi)部圓形襯墊(22)的外徑是略小于所述的外部環(huán)形襯墊(16)的內(nèi)徑，使得在操作過程中在兩襯墊(16，22)之間留有預(yù)定間隙(24)，其最小間隙(24a)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的減振裝置(10)，其特征在于當(dāng)有風(fēng)扇連接到所述的減振裝置(10)上時，在操作過程中所述的間隙(24)是從工件上吸走灰塵和碎屑的通道。
19.根據(jù)權(quán)利要求2-18的任一個的減振裝置(10)，其特征在于第一軸承(13)安裝在第一支撐體(17)上，并且第二軸承(19)是安裝在第二支撐體(23)上。
20.根據(jù)權(quán)利要求13-18的任一個和權(quán)利要求19的減振裝置(10)，其特征在于每個所述的凸輪(18a，18b)安裝在相應(yīng)的軸承(13，19)的里面。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-6和10-20中的任一個的減振裝置，其特征在于所述的第一和第二襯墊(16，22；A1，A2)主要是矩形或正方形。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-6和10-21中的任一個的減振裝置(10)，其特征在于四個襯墊(A1，A2，A3，A4)有各自的軌跡中心軸線(R1，R2，R3，R4)，并且相鄰的襯墊(A1，A2，A3，A4)在相反的方向(T1，T2，T3，T4)做軌道運(yùn)動。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22所述的任一個的減振裝置(10)，其特征在于驅(qū)動所述的襯墊(16，22；A1，A2)運(yùn)動的方法是在軌道旋轉(zhuǎn)過程中，所述的襯墊(16，22；A1，A2)各自具有并基本保持在各自預(yù)定的方向(16z，22z；01，02)上。
24.一種使用具有第一預(yù)定方向(16z；01)的第一襯墊(16；A1)和具有第二預(yù)定方向(22z；02)的第二襯墊(22；A2)來加工工件的方法，所述的襯墊(16，22；A1，A2)是通過有旋轉(zhuǎn)中心線(12)的電機(jī)軸(11)驅(qū)動，其特征在于所述的第一襯墊(16；A1)繞第一中心線(12；R1)的軌跡運(yùn)動與第二襯墊(22；A2)繞第二中心線(12；R2)的軌跡運(yùn)動是異相位的，由此振動被補(bǔ)償，且所述的第一中心線(12)和所述的第二中心線(12)可以重合。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述的襯墊(16，22；A1，A2)在軌道運(yùn)動中保持它們的預(yù)定方向(16z，22z；01，02)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于a)使用環(huán)形第一襯墊(16)和圓形第二襯墊(22)，所述的第二襯墊(22)是設(shè)置在所述的第一襯墊(16)的內(nèi)腔中，b)所述的第二襯墊(22)的中心線(21)圍繞所述的旋轉(zhuǎn)中心線(12)旋轉(zhuǎn)，并且c)所述的第一襯墊(16)的中心線(15)同樣圍繞所述的旋轉(zhuǎn)中心線(12)在相同的方向上旋轉(zhuǎn)，但是相對于所述的第二襯墊(22)的中心線(21)大致有180°角的角度偏置。
27.一種偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)，包括a)帶有提供該操作者使用的手柄(3)的機(jī)殼(2)，b)機(jī)殼(2)的內(nèi)腔(4)，c)安裝在所述的內(nèi)腔(4)的電機(jī)(5)和有縱向旋轉(zhuǎn)中心線(12)的電機(jī)軸(11)。d)至少一個連接第一研磨體(8)的第一襯墊(16；A1)和一個連接第二研磨體(9)的第二襯墊(22；A2)e)用于從所述的電機(jī)軸(11)傳遞能量到所述的襯墊(16，22；A1，A2)的傳動裝置和減振裝置(10)，所述減振裝置(10)根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一個而設(shè)計(jì)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)，其特征在于平衡塊(28)連接在所述的電機(jī)軸(11)上，并且平衡塊(28)的質(zhì)心(29)不在旋轉(zhuǎn)中心線(12)上。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電動工具(1)，其特征在于冷卻風(fēng)扇(43)連接到所述的電機(jī)軸(11)上，平衡塊(28)位于所述的冷卻風(fēng)扇(43)上，并且所述的平衡塊(28)和所述的冷卻風(fēng)扇(43)的質(zhì)心不在所述的旋轉(zhuǎn)中心線(12)上。
30.根據(jù)權(quán)利要求27，28或29任一個的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)，其特征在于空氣和灰塵排出管連接到所述的機(jī)殼(2)上從而連接風(fēng)扇。
31.根據(jù)權(quán)利要求27-30任一個的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)，其特征在于第一彈性連接塊(46)，最好由橡膠制成的，安裝在所述的第一襯墊(16)和所述的機(jī)殼(2)之間，并且第二彈性連接塊(47)，最好由橡膠制成的，安裝在所述的第二襯墊(22)和所述的機(jī)殼(2)之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)，其特征在于支撐體(17，23)安裝在至少一個所述的襯墊(16，22)和所述的連接塊(46，47)和所述的機(jī)殼(2)之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求27-32任一個的偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)，其特征在于至少有一個制動裝置(50，51)用來降低至少一個所述的襯墊(16，22)的轉(zhuǎn)速，至少在沒有載荷施加給至少一個所述的襯墊(16，22)上時。
34.一個環(huán)行的砂紙(8)和圓形的砂紙(9)連接到根據(jù)權(quán)利要求9-20或權(quán)利要求23任一個所述的襯墊(16，22)上。
全文摘要
偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)包括一個機(jī)殼(2)，安裝在機(jī)殼上的電機(jī)(4)，電機(jī)軸(11)，連接第一磨砂件(8)的第一環(huán)形外襯墊(16)和連接第二磨砂件(9)的第二圓形內(nèi)襯墊(22)。減振裝置(10)通過反向運(yùn)動把電機(jī)(4)的能量傳遞到襯墊(16，22)上，使得慣性和摩擦力被動力補(bǔ)償。同時傳遞給電機(jī)軸(11)繼而傳遞給工具(1)的操作者的振動被大大減少。即使當(dāng)操作者為了加大研磨的深度或提高研磨的速度而增加了對偏心旋轉(zhuǎn)擺動類工具(1)的力，也能達(dá)到這樣的效果。為了達(dá)到這種目的，凸輪(18a，18b)固定在電機(jī)軸(11)上。凸輪(18a，18b)使得襯墊(16，22)的中心線(15，21)180°反相繞電機(jī)中心線(12)轉(zhuǎn)動。
文檔編號B24B23/00GK1748939SQ200510067539
公開日2006年3月22日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者強(qiáng)尼·鮑瑞那圖, 保羅·安德羅 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司