專利名稱:流體介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的手持式工具機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的流體介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的手持式工具機(jī)。
由專利說(shuō)明書US 6347985 B1公開(kāi)了一種手持式工具機(jī),它僅通過(guò)一個(gè)吸塵器的吸入空氣流來(lái)驅(qū)動(dòng)。該公知的手持式工具機(jī)的核心部件是傳統(tǒng)的水斗式透平(Pelton-Turbine),它利用吸塵器的吸入空氣來(lái)使輸出主軸轉(zhuǎn)動(dòng)及由此驅(qū)動(dòng)刀具。
該公知的、具有軸向及水斗式透平-也被稱為阻力轉(zhuǎn)子,它僅基于空氣沖量將機(jī)械功率輸送給軸-的手持式工具機(jī)的效率僅可有條件地滿足對(duì)該可由市場(chǎng)上流行的吸塵器驅(qū)動(dòng)的手持式工具機(jī)的工作能力及吸出功率的高要求。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)具有權(quán)利要求1的特征的本發(fā)明具有其優(yōu)點(diǎn),即不需要自己電動(dòng)機(jī)的、僅用吸塵器抽吸空氣驅(qū)動(dòng)的、構(gòu)造成磨削機(jī)的手持式工具機(jī)對(duì)于它的應(yīng)用可具有高效率,以致吸入或鼓出空氣的特別多的流動(dòng)能量可轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率及通過(guò)持續(xù)輸出在磨削過(guò)程中形成的塵屑顆粒保證了幾乎無(wú)塵屑的磨削、鉆孔等,由此可使高的切屑切除與磨屑的高效吸出相統(tǒng)一,簡(jiǎn)言之,得到一種特別有利的透平的變型-近似為在傳統(tǒng)通流的徑流式透平與軸流式透平之間的中間形式-,它被構(gòu)成為對(duì)角通流的徑流式透平。它將壓力損失小的優(yōu)點(diǎn)與空氣流能量產(chǎn)出高的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合及由此對(duì)于通過(guò)空氣流的電動(dòng)工具構(gòu)成了一個(gè)高效的驅(qū)動(dòng)裝置。
設(shè)置了一個(gè)安裝在渦輪前面的固定的進(jìn)口導(dǎo)向柵,該進(jìn)口導(dǎo)向柵用作用于渦輪的軸的軸承的軸承座,則它承擔(dān)了手持式工具機(jī)殼體結(jié)構(gòu)的支承功能,其中這些部分的制造成本由此可保持特別低。
驅(qū)動(dòng)裝置僅由輕的塑料部件組成,該手持式工具機(jī)可特別輕及使用便捷。
手持式工具機(jī)設(shè)有一個(gè)無(wú)線開(kāi)關(guān),借助該無(wú)線開(kāi)關(guān)可接通及關(guān)斷吸塵器,則可舒適及簡(jiǎn)單地操作手持式工具機(jī)或吸塵器。
借助可不同地調(diào)節(jié)的空氣閥來(lái)進(jìn)行手持式工具機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),則可用簡(jiǎn)單的措施既簡(jiǎn)單又成本有利地使工具機(jī)的轉(zhuǎn)速適配于當(dāng)前的加工條件。
手持式工具機(jī)的殼體由管狀的、彼此可通過(guò)法蘭連接的部件組成,它在小的自身重量的情況下可特別形狀穩(wěn)定及穩(wěn)固。
以下借助實(shí)施例與附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
附圖表示圖1一個(gè)超精磨削機(jī)的縱截面,圖2用于驅(qū)動(dòng)超精磨削機(jī)的、具有進(jìn)口導(dǎo)向柵的透平的縱截面,圖3根據(jù)圖2的透平的側(cè)視圖,圖4根據(jù)圖2的透平的渦輪的側(cè)視圖,圖5根據(jù)圖4的渦輪的縱截面,圖6根據(jù)圖2的透平的側(cè)視圖,圖7渦輪的仰視圖,圖8進(jìn)口導(dǎo)向柵的俯視圖,圖9置入了軸的渦輪的側(cè)視圖,圖10從渦輪的斜下方看的一個(gè)空間側(cè)視圖,及圖11渦輪的斜上方看的一個(gè)空間側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一個(gè)手持式工具機(jī)10,它被構(gòu)造成超精磨削機(jī),在該圖上可看到其內(nèi)側(cè)向著觀察者的殼體縱向殼14。該殼體殼與第二個(gè)未示出的基本上對(duì)稱的殼體殼構(gòu)成一個(gè)具有垂直軸線13的鐘狀殼體12。該殼體12由兩個(gè)殼體殼用螺釘接合起來(lái),這些螺釘從外部穿過(guò)未示出的外殼體殼,可被旋入到螺紋座35中及由此使兩個(gè)殼體殼在一個(gè)接縫處固定在一起。殼體12在其上側(cè)面20上過(guò)渡到一個(gè)從垂直軸線13橫向伸出的空心圓柱形手把16,它被用作抽吸空氣出口18。殼體12在其上側(cè)面20上帶有一個(gè)空氣閥22,該空氣閥使通到殼體12內(nèi)部的流體通道26的開(kāi)口24根據(jù)需要進(jìn)行釋放或關(guān)閉以調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣。為此,一個(gè)通道壁28的一個(gè)區(qū)域86在開(kāi)口24的鄰近處被穿孔,使得在軟管式的流體通道26中的吸入空氣可與外部空氣連通。通道壁28通過(guò)支承肋30被保持在殼體殼14上。這些支承肋30與殼體殼14內(nèi)部的加強(qiáng)肋32連接及通過(guò)這些加強(qiáng)肋與殼體外壁或殼體殼14相連接。由此,空氣通道26或通道壁28被加強(qiáng)及-尤其可抗由流過(guò)的吸入空氣引起的振動(dòng)或諧振地-被穩(wěn)定。
殼體12在下部終止在一個(gè)直的環(huán)形的下邊緣34上,該下邊緣在其向下的垂直投影中構(gòu)成具有向外彎拱的邊的一個(gè)三角形。與下邊緣34平行地設(shè)有一個(gè)磨削盤70,該磨削盤通過(guò)彈性振動(dòng)體75與殼體12形成可彈性運(yùn)動(dòng)的連接。磨削盤70用其烙鐵形的基面向外超過(guò)下邊緣34的三角形的、垂直向下投影的輪廓及在其底側(cè)上具有保持裝置,用于接收一個(gè)未示出的磨削片。磨削盤通過(guò)一個(gè)軸72及一個(gè)未詳細(xì)示出的、無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地配合在其端部上的偏心輪可沿軌道被驅(qū)動(dòng),以致磨削盤的每個(gè)點(diǎn)及由此磨削片的每個(gè)磨削顆粒都描繪出小的圓圈,即一個(gè)軌道-超精磨削機(jī)的典型的磨削圖。
軸72通過(guò)一個(gè)可被空氣驅(qū)動(dòng)的透平36的渦輪38驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)及通過(guò)一個(gè)上及一個(gè)下滾動(dòng)軸承64,66可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在殼體12中或進(jìn)口導(dǎo)向柵74中,并且用其下端配合在第三滾動(dòng)軸承68中,后者用其外環(huán)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地配合在磨削盤70中。在下滾動(dòng)軸承與第三滾動(dòng)軸承66,68之間,軸72無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與一個(gè)平衡質(zhì)量78相連接,該平衡質(zhì)量用于補(bǔ)償不平衡,以便使偏心運(yùn)動(dòng)的磨削盤70的振動(dòng)與殼體12隔離。
平衡質(zhì)量78在其上面的、向著進(jìn)口導(dǎo)向柵74的一側(cè)上帶有一個(gè)向上伸的環(huán)形輪廓80。該環(huán)形輪廓在上面被一個(gè)環(huán)形槽82以一個(gè)小距離包圍,該環(huán)形槽被設(shè)置在進(jìn)口導(dǎo)向柵74的緊相鄰的底面中及與環(huán)形輪廓80共同構(gòu)成一個(gè)下面的曲折形迷宮式密封84。該密封可防止通過(guò)手持式工具機(jī)10內(nèi)部中的、尤其是平衡質(zhì)量78與進(jìn)口導(dǎo)向柵74之間的空腔中的負(fù)壓使灰塵及磨屑運(yùn)動(dòng)到該間隙中或達(dá)到下軸承66,由此使它長(zhǎng)期地受不利的影響。
軸72在中間被渦輪38無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地包圍,其中借助大致在軸72中間在一個(gè)確定的圓周區(qū)域中的壓花73在這兩個(gè)部件之間產(chǎn)生緊密的形鎖合的連接,在澆注時(shí)流動(dòng)的塑料進(jìn)入壓花的凹部中及由此形成連接。
渦輪38具有鐘形的外部輪廓,其中軸向向下地與下邊緣34連接著一個(gè)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在殼體12中或可夾緊在殼體殼14之間的帶有柵葉片75的進(jìn)口導(dǎo)向柵74。柵葉片75如渦輪38的渦輪葉片42那樣被構(gòu)型為在其窄側(cè)面上立起的塑料條。被構(gòu)造成短截錐的進(jìn)口導(dǎo)向柵74其外部被一個(gè)也被無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地置于殼體12中的透平殼60在柵葉片75高度大小的距離上至少部分地搭接,以致由此構(gòu)成渦輪38的環(huán)形流體通道49的一個(gè)下部的延續(xù)部分,通過(guò)該流體通道抽吸或引導(dǎo)吸入空氣。由下面流入的用于驅(qū)動(dòng)渦輪38的吸入空氣通過(guò)柵葉片75偏轉(zhuǎn)到其流動(dòng)方向上或流體通道49的或渦輪38的渦輪葉片42的方向上及去渦流,以致由此顯著改善透平36的、尤其是輸入側(cè)的效率。進(jìn)口導(dǎo)向柵74用其底側(cè)上的一個(gè)中心槽76構(gòu)成用于軸72下區(qū)域的一個(gè)軸承66的軸承座,該軸承在殼體12中固定及引導(dǎo)及該軸。
圖2示出渦輪38與連接在其軸向下方并且固定在殼體12中的進(jìn)口導(dǎo)向柵74的細(xì)節(jié)的一個(gè)縱截面,它們的組裝狀態(tài)被表示在圖1中。在此可看到-與一個(gè)榨檸檬機(jī)的壓體類似地-一個(gè)截錐形向外彎拱的支承錐48,它的外部帶有多個(gè)渦輪葉片42,這些葉片具有其窄側(cè)面立在支承錐48上地設(shè)置的扁平塑料條的構(gòu)型及其高度在向著-虛擬的-錐頂?shù)姆较蛏现饾u地增大。在渦輪葉片42上連接著一個(gè)相對(duì)支承錐48或渦輪葉片42的上邊緣大致平行地延伸的蓋錐44。由此在支承錐與蓋錐48,44之間形成了一個(gè)橫截面為環(huán)形的流體通道49。該流體通道被渦輪葉片42劃分成多個(gè)迂回曲折的單通道,在這些單通道中用于驅(qū)動(dòng)透平36的吸入空氣能夠以特別小的流動(dòng)阻力流動(dòng)。支承錐48的下邊緣相對(duì)錐軸線約傾斜45°角及不象傳統(tǒng)的徑流式透平那樣相對(duì)錐軸線橫向地約彎角90°。在透平36的一個(gè)特別有利的實(shí)施例中,葉片的入流角為40°及出流角為30°。運(yùn)動(dòng)箭頭62表示沿著渦輪葉片42流動(dòng)的空氣相對(duì)軸線40偏轉(zhuǎn)45°,其中未考慮橫向于繪圖平面的偏轉(zhuǎn)。
蓋錐44在上部虛擬錐頂46的區(qū)域中以一個(gè)最小的距離與空氣通道26的通道壁28相鄰,吸入空氣通過(guò)該空氣通道有利于流動(dòng)地被導(dǎo)向負(fù)壓源或吸塵器。
支承錐48或渦輪38的截錐穿通有一個(gè)用于接收軸桿72的中心空心圓柱體54。該空心圓柱體54在上面虛擬錐頂?shù)膮^(qū)域中構(gòu)成一個(gè)向上突出的環(huán)形的凸緣52。由此,空心圓柱體54實(shí)現(xiàn)這樣的長(zhǎng)度,使得軸72在確定的軸向超長(zhǎng)度上及在其壓花73的確定區(qū)域上用其壓花73在空心圓柱體54的內(nèi)部固定地相對(duì)渦輪定位及由該空心圓柱體圍作用,由此在渦輪38與軸72之間達(dá)到可靠的、無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的固定。
在向著虛擬錐頂?shù)姆较蛏嫌鷣?lái)愈凹地彎曲的截錐形蓋錐44在其高度的下部三分之一處在其外側(cè)面上帶有一個(gè)環(huán)形的密封凸緣56。它被設(shè)置用于軸向配合到一個(gè)搭接的環(huán)形槽57中,該環(huán)形槽被設(shè)置在殼狀透平殼體60的向著渦輪48的內(nèi)側(cè)上,通過(guò)對(duì)密封凸緣56的搭接起到上迷宮式密封51的作用,及可防止透平36內(nèi)部的壓力損失及由此顯著地提高其效率。
為了驅(qū)動(dòng)手持式工具機(jī)10,空氣在吸入空氣出口18上被吸出并且通過(guò)磨削盤70中的吸孔71及磨削盤70的上側(cè)面與殼體下邊緣34之間由外部補(bǔ)充地流入。由外部吸入的空氣到達(dá)進(jìn)口導(dǎo)向柵74的環(huán)形通道49中及繼續(xù)進(jìn)入到渦輪38的通道中。
徑向渦輪38及進(jìn)口導(dǎo)向柵74與磨蝕性的、含灰塵的空氣的接觸可在那里導(dǎo)致磨損及灰塵積聚效應(yīng),它可對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的功率及其壽命產(chǎn)生不利的影響。為了對(duì)此作出應(yīng)付,與吸入空氣接觸的面尤其通過(guò)一些小的、規(guī)則的高爾夫球形式的凹部這樣地結(jié)構(gòu)化,以致這些面在提高表面強(qiáng)度的情況下具有小的流動(dòng)阻力。
由圖3中表示的根據(jù)圖2的透平36的側(cè)視圖可特別清楚地看到透平殼體60的細(xì)節(jié),該透平殼體無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承在殼體12中及被止動(dòng)或夾緊在支撐肋30上及密封地搭接著進(jìn)口導(dǎo)向柵74及渦輪38,尤其是構(gòu)成以上所述的、上迷宮式密封51。
由圖4中作為細(xì)節(jié)所表示的渦輪38的側(cè)視圖可在下面看到渦輪葉片42被拉向前的前邊緣及在圖5中所示的根據(jù)圖4的渦輪38的縱截面再次地表示出對(duì)于圖2所描述的細(xì)節(jié)。
圖6表示渦輪38與進(jìn)口導(dǎo)向柵74的側(cè)視圖,其中可看到柵葉片75在彎拱的支承環(huán)77上的傾斜分布,及在外面它由支撐環(huán)79支撐。
圖7表示渦輪38的仰視圖,其中可看到支撐環(huán)88,內(nèi)支撐肋92及外支撐肋90并且它們的壁厚在徑向上觀察由內(nèi)向外逐漸減小-對(duì)于澆鑄技術(shù)有利。
圖8示出進(jìn)口導(dǎo)向柵74的俯視圖,可看到內(nèi)支承環(huán)77,入流角為78°的柵葉片75及外支撐環(huán)79。
圖9示出帶有置入的軸72的渦輪38的側(cè)視圖,其中突出地表示了壓花73。
圖10示出無(wú)蓋錐44的情況下從斜下方看渦輪38的一個(gè)空間側(cè)視圖,其中可看到在支承錐48上的渦輪葉片42的分布及在下面的支承環(huán)88,內(nèi)、外支撐肋90,92及它們不同的壁厚。
圖11表示無(wú)蓋錐44的情況下渦輪38的從斜上方看的一個(gè)空間側(cè)視圖,其中可特別清楚地看到渦輪葉片42在支承錐48上的分布。
在一個(gè)未示出的手持式工具機(jī)的實(shí)施例-類似于前述實(shí)施例-中,其殼體上設(shè)有一個(gè)無(wú)線開(kāi)關(guān),該無(wú)線開(kāi)關(guān)可與一個(gè)配置給吸塵器的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)通信及借助它可接通及關(guān)斷吸塵器及由此可舒適及成本有利地操作手持式工具機(jī)。
流過(guò)手持式工具機(jī)10的空氣不是象在傳統(tǒng)的徑流式透平中那樣在其到透平36中以前純徑向地向內(nèi)再偏轉(zhuǎn)到軸向,而是不僅在進(jìn)口導(dǎo)向柵74中而且在徑流式透平中相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線約45°角地流動(dòng)(見(jiàn)圖3及4)。該斜向入流具有其優(yōu)點(diǎn),即明顯地提高了透平的效率,因?yàn)橥钙?6及進(jìn)口導(dǎo)向柵74中的壓力損失被減至最小。葉片的入流角度為60°及出流角度為30°,也為了使出流損失保持盡可能地小。用于入流區(qū)域的角度可在0°與70°之間變化及出流區(qū)域中的角度可在10°至60°之間變化。角度的選擇既與空氣流量也與期望的轉(zhuǎn)速相關(guān)。進(jìn)口導(dǎo)向柵74具有的任務(wù)是,對(duì)空氣流施加上盡可能大的預(yù)旋轉(zhuǎn),及出于此原因它具有排出角度為78°的柵葉片75(圖8)。為了減小空氣噪音,在支承錐48上渦輪38的渦輪葉片42被向前拉一些及與此相反地柵葉片75被向后拉一些(圖4及6)。由此抑制了渦輪葉片與柵葉片42,75之間的嘯聲噪音,因?yàn)檫@些葉片以僅0.5mm的距離相互掃過(guò)及有效地“被涂抹(verschmiert)”。進(jìn)口導(dǎo)向柵74與透平36之間的小距離是必需的,以便透平36可理想地迎流。在支承錐48底側(cè)上的支撐肋90之間的一個(gè)附加支撐環(huán)88阻止了透平的強(qiáng)波動(dòng)的及不受控制的空載轉(zhuǎn)速,該轉(zhuǎn)速可取得很高的值(>20 000轉(zhuǎn)/分鐘),因?yàn)橛纱瞬粫?huì)出現(xiàn)由純徑向布置的肋產(chǎn)生的風(fēng)扇效應(yīng)。支撐環(huán)88及支撐肋90由徑向內(nèi)部向外部尺寸定得愈來(lái)愈薄,以便在壓力注射成型時(shí)材料可由內(nèi)向外快速及以小阻力流動(dòng)及可注滿注射模具的所有空腔。
在渦輪38的內(nèi)環(huán)上的附加的凸緣52是必要的,以便置入的或被壓力注塑包封的軸72在中間可被壓花。在軸壓花的情況下在加工時(shí)應(yīng)注意所述軸盡可能保持對(duì)稱及由此不會(huì)出現(xiàn)軸的倒置(圖1,9,10,11)。由于位置原因,下軸承66直接組合在進(jìn)口導(dǎo)向柵74中及能使手持式工具機(jī)10具有扁平的結(jié)構(gòu)。
上面所述的所有的單個(gè)特征對(duì)應(yīng)于創(chuàng)造性的勞動(dòng),因?yàn)樗鼈冇胸暙I(xiàn)于所述方案的特殊優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.手持式工具機(jī),具有一個(gè)殼體(12)及一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)和/或振動(dòng)地被驅(qū)動(dòng)地設(shè)置在殼體上的工具(70),該工具可借助吸入空氣流、尤其是借助一個(gè)吸塵器、被根據(jù)規(guī)定來(lái)驅(qū)動(dòng),其特征在于一個(gè)具有渦輪(38)的透平(36)被用作驅(qū)動(dòng)裝置,該透平設(shè)有使入流或出流的空氣穩(wěn)定的裝置,尤其設(shè)有進(jìn)口導(dǎo)向柵(74)和/或出口導(dǎo)向柵,其中對(duì)渦輪(38)入流的空氣流相對(duì)渦輪(38)的垂直軸線(40)被以一個(gè)銳角、尤其低于50°地繼續(xù)導(dǎo)向或偏轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的手持式工具機(jī),其特征在于渦輪(38)設(shè)有一個(gè)迷宮式密封(51),該密封保護(hù)透平(36)以免壓力損失。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的手持式工具機(jī),其特征在于進(jìn)口導(dǎo)向柵(74)被用作用于軸(72)的一個(gè)軸承(66)的軸承座(76)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的手持式工具機(jī),其特征在于它具有一個(gè)平衡質(zhì)量(78),該平衡質(zhì)量與進(jìn)口導(dǎo)向柵(74)的結(jié)構(gòu)(80,82)共同地構(gòu)成一個(gè)迷宮式密封(84)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的手持式工具機(jī),其特征在于進(jìn)口導(dǎo)向柵(74)被這樣裝入殼體(12)的結(jié)構(gòu)中,以致該進(jìn)口導(dǎo)向柵使該殼體加強(qiáng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)的手持式工具機(jī),其特征在于用于驅(qū)動(dòng)渦輪(38)的空氣由徑向外部導(dǎo)入到該渦輪上及然后徑向傾斜向內(nèi)由渦輪(38)的外邊緣被吸出。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的手持式工具機(jī),其特征在于殼體(12)帶有一個(gè)無(wú)線開(kāi)關(guān),借助該無(wú)線開(kāi)關(guān)可操作一個(gè)用于接通或關(guān)斷吸塵器的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)及可因此同時(shí)地接通或關(guān)斷手持式工具機(jī)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的手持式工具機(jī),其特征在于它被構(gòu)造成平面磨削機(jī),尤其是超精磨削機(jī)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手持式工具機(jī),具有一個(gè)殼體(12)及一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)和/或振動(dòng)地被驅(qū)動(dòng)地設(shè)置在殼體上的工具(70),該工具可借助吸入空氣流、尤其是借助一個(gè)吸塵器、被根據(jù)規(guī)定來(lái)驅(qū)動(dòng),通過(guò)以下措施將特別高效一個(gè)具有渦輪(38)的透平(36)被用作驅(qū)動(dòng)裝置,該透平設(shè)有使入流或出流空氣穩(wěn)定的裝置,尤其設(shè)有進(jìn)口導(dǎo)向柵(74)和/或出口導(dǎo)向柵,其中對(duì)渦輪(38)入流的空氣流相對(duì)渦輪(38)的垂直軸線(40)被以一個(gè)銳角、尤其低于50°地被繼續(xù)導(dǎo)向或偏轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B24B23/00GK101068658SQ200580041522
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者F·富克斯, C-A·科克利奇 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司