CN100560292C - 具有减振件的用于切割和磨削的装置、夹紧装置和旋转工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切割和磨削的装置，包括驱动单元(10)、传动主轴(14)和用于将旋转工具(20)夹紧在传动主轴(14)上的夹紧件(16、24)。在工具(20)与夹紧件(16、24)之间具有减振件。减振件以夹紧件(16、24)或者工具(20)上的弹性材料涂层的方式或者以一个或者多个装入工具(20)与夹紧件(16、24)之间的弹性材料盘(36)的方式构成。

Description

具有减振件的用于切割和磨削的装置、夹紧装置和旋转工具

技术领域

本发明涉及一种用于切割和磨削的装置，例如万能角度砂轮机，具有传动主轴，上面固定如砂轮、粗磨砂轮或者切割砂轮这类旋转工具。通常借助紧固法兰和锁紧螺母这两个夹紧件进行固定。紧固法兰与传动主轴整体构成或者可分开但与其抗扭配合。锁紧螺母旋接在传动主轴的末端上。工具固定夹紧在紧固法兰与锁紧螺母之间。夹紧件也可以是一个下部和一个上部紧固法兰，借助一个螺母相对夹紧。

本发明还涉及一种夹紧装置和一种旋转工具，如砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮。

背景技术

在使用无减振件的万能角度砂轮机时产生振动，这种振动通过通常为一个主把手和一个副把手的挟持把手传递到使用者的手臂上。因此在长时间操作万能角度砂轮机的情况下会对健康造成损害如前臂麻木感。在万能角度砂轮机上主和副把手因此有的包括减振件。

DE-OS 26 32 652公开了一种由至少两个相互连接的碟形砂轮组成的砂轮，它们通过一个设置在其间的聚合物层相互连接。由此降低振动。

DE-GM 76 28 082公开了在砂轮与两个紧固法兰的每个之间嵌入弹性材料的砂轮垫圈。砂轮与传动主轴动配合。由此同样减少振动。美国专利3,566,547也公开了类似的设置。

WO 00/27590介绍了一种砂轮的夹紧装置，其中，在紧固法兰或者锁紧螺母与砂轮之间设置一个具有弹性材料减振层的金属垫圈。减振层既在径向上也在轴向上延伸。

JP 95 118 376公开了一种减振砂轮，它借助侧面紧贴在砂轮上的一个软和一个硬减振件与轴身连接。

JP 56 163 882公开了一种磨石，它借助套管凸缘固定在一个弹性材料的中心减振轮上，该减振轮再借助紧固法兰固定在一个与传动主轴配合的心轴上。

发明内容

本发明的目的在于，以简单方式尽可能减少手持式切割或者磨削装置对使用者的手臂有损于健康的振动。

依据本发明，该目的通过在夹紧件与工具之间设置有弹性层而得以实现。

本发明提供一种用于磨削的装置，包括：驱动单元；具有轴线的传动主轴；砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮；用于将所述砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮夹紧在传动主轴上的夹紧件，所述夹紧件包括在夹紧件和砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮之间提供接触面的夹紧面，并且夹紧件具有与传动主轴配合的中心固定孔，所述中心固定孔在夹紧面的面上具有凸缘，所述凸缘与所述砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮配合；和在砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮与夹紧件之间设有的减振件，减振件以在夹紧件或砂轮上的弹性材料涂层的方式构成；其特征在于，减振件以环绕凸缘的圆周加高的弹性材料涂层的方式构成。

本发明还提供一种用于将砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮夹紧在传动主轴上的夹紧装置，具有两个带减振件的夹紧件，夹紧件具有与传动主轴配合的中心固定孔，所述中心固定孔在夹紧面的面上具有凸缘，所述凸缘与所述砂轮、切割砂轮或者粗磨砂轮配合；其特征在于，减振件以环绕凸缘的圆周加高的弹性材料涂层的方式构成。

最好在旋转工具的两面上以及将工具固定夹紧在主轴上的固定孔内部均设有这种弹性层。由此磨削工具不与夹紧件直接接触，也就是不与主轴、紧固法兰和锁紧螺母直接接触，而且所有接触面或者夹紧面均设有弹性材料。振动从磨削工具向传动主轴并因此向驱动单元的传递由此在传递行程的开头就已经得到降低，从而在振动传递到驱动单元之前就以已经大大减少。

弹性材料层可以设置在工具和夹紧件的一面上或者相对的两面上。

弹性材料层可以是工具或者夹紧件上的涂层。弹性材料层也可以是设置在工具与夹紧件之间的一个单独部件。两种可能性也可以组合，方法是例如工具固定孔的内缘设有涂层并且在工具的处于工具与紧固法兰或者工具与锁紧螺母之间的一面或两面上设置弹性材料薄盘。

夹紧件(紧固法兰和锁紧螺母)具有一个与传动主轴配合的中心孔。该孔在夹紧面的面上通常具有一个凸缘，旋转工具利用其毂孔或者固定孔与其配合。凸缘的圆柱体外面或者毂孔的内侧同样具有弹性材料涂层。

弹性层或者涂层最好由聚氨酯弹性体组成，例如

其特征特别是在于耐磨和抗磨强度、耐臭氧、UV辐射、矿物油和油脂。所使用的模制材料在此方面可以具有以下机械-物理特征值：

表1

硬度[肖氏A]DIN 53505密度[g/cm<sup>3</sup>]DIN 54379抗断强度[MPa]DIN 53504断裂伸长率(在S2棒上检测)[％]DIN 53504回弹性[％]DIN 53512再拉断阻力[N/mm]DIN 53515100％伸长时的张力[MPa]DIN 53504300％伸长时的张力[MPa]DIN 53504压缩永久变形(70℃下24小时)[％]DIN 53517磨耗损失[mm<sup>3</sup>]DIN 53516

80±51.072175070112.54.14528

该材料不是作为半制品，而是作为模制材料使用。制作一个采用模制材料填充的阴模。硬透期间在加入增附剂的情况下与紧固法兰或者锁紧螺母结合。

如果该层为单独部件，那么取消与紧固法兰或者锁紧螺母的结合。

在本发明第一特别优选的构成中，工具的夹紧面没设有涂层并且仅紧固法兰和锁紧螺母包括各自凸缘的圆周在内的夹紧面具有涂层。在这种实施方式中，可以使用常见尺寸，特别是22.23mm这种常见毂孔直径的砂轮。无涂层的紧固法兰和锁紧螺母的凸缘直径在此方面这样减小，使其加上涂层然后达到22.13mm的常见直径。凸缘为此具有例如17.2mm的原始直径，而涂层厚度为2.5mm。具有两个以这种方式构成的夹紧件的夹紧装置同样为本发明的主题。

在本发明的第二构成中，夹紧件没设有涂层并且工具两面上的夹紧面以及工具毂孔的内缘设有涂层。紧固法兰和锁紧螺母因此不变。工具的毂孔然后没有涂层的直径为25.4mm，通过1.585mm厚的涂层然后直径降到22.23mm。这种构成的特别优点在于，紧固法兰和锁紧螺母具有标准尺寸并因此不变。以所述方式涂层的工具因此替代传统工具使用，而无需更换紧固法兰或者锁紧螺母。毂孔区域内两面上的夹紧面具有带凸起部的弹性涂层同样为本发明的主题。

在本发明的第三构成中，工具毂孔的内缘设有涂层并且紧固法兰和锁紧螺母的接触或者夹紧面同样设有涂层。工具的夹紧面相反则没有涂层。紧固法兰和锁紧螺母各自具有一个延伸到工具毂孔内的凸缘，而且该凸缘的圆周面在凸出夹紧面涂层的区域内同样没有涂层。这种情况下的优点是，紧固法兰和锁紧螺母能具有标准尺寸。

在本发明的与第三构成类似的第四构成中，工具毂孔的内缘设有涂层。然而工具以及紧固法兰和锁紧螺母的夹紧面没有涂层，而且取而代之地在夹紧面与工具以及工具与锁紧螺母之间各自加入一个弹性材料薄盘。在这种情况下，紧固法兰和锁紧螺母也具有标准尺寸。

紧固法兰和锁紧螺母夹紧面的涂层或者工具的环绕毂孔的区域取代上述涂层所设置的涂层具有的厚度在0.5-5mm，优选1.5-2.5mm之间。工具的毂孔内缘的涂层或取代其所设置的涂层、紧固法兰和锁紧螺母的凸缘最好厚度约为2.5mm。

因此在所述的本发明所有四种构成中，或者紧固法兰和锁紧螺母构成为，使得它们可以夹紧常见尺寸的标准砂轮，或者砂轮构成为，使得其可以借助常见尺寸的标准法兰和标准锁紧螺母夹紧。

在本发明上述所有四种构成中，通过弹性涂层明显降低了振动。振动的进一步降低可以由此实现，即涂层具有轴向定向的凸起部或者这类凸起部的形状。在后一种情况下，涂层仅由凸起部组成。凸起部然后不从平面涂层凸起，而是作为非连续的表面段涂覆在一个或者两个夹紧件、工具或者加入其间的盘上。

通过凸起部减少了在夹紧件与工具之间的接触面。最好减少至少50％。

在一种优选的实施方式中，凸起部作为径向的支承肋或者连接片构成，其中，至少存在三个肋或者连接片。如果锁紧螺母上存在四个夹紧孔，那么为此也存在四个支承肋。肋或者连接片以相同的角距设置在夹紧面上和宽度至少为1mm和最好处于1.5与5mm之间。如果凸起部具有不同的形状，那么其最小横向尺寸同样至少为1mm。

凸起部的高度最好为0.2-2.5mm。如果凸起部为一个平面涂层的部分，那么该涂层的厚度最好约为1-3mm和凸起部与其相距约0.5mm。如果凸起部为非连续的弹性材料涂层，那么其高度最好约为1.5-2.5mm。紧固法兰的连接片一般高于锁紧螺母的连接片。例如，紧固法兰连接片的高度为2.5mm，而锁紧螺母的高度仅为1.5mm。

支承肋或者连接片也可以具有一个或者多个定心圆的形状。在一种特别优选的实施方式中，支承肋具有螺旋臂的形状。在此方面，每个螺旋臂为此通过螺旋臂的数量分布通过一个360°的角区延伸。在四个螺旋臂的情况下，每个螺旋臂通过一个90°的角区延伸，其中，螺旋臂在一个45°的角区内从内向外分布并然后在另一个45°的角区内分布在紧固法兰或者锁紧螺母外缘的圆周线上。在此方面，支承肋的高度可以例如为2.5mm和宽度为2mm。在这种高度上，涂层然后仅由支承肋组成。可以选择支承肋以例如0.5mm的较小高度从平面涂层凸起，其中，平面涂层覆盖紧固法兰或者锁紧螺母的整个夹紧面和厚度例如可以为2mm。在特别宽的连接片或者肋(例如5mm)的情况下，螺旋臂形肋处于边缘上的末端通过夹紧孔略微缩短。本发明采用螺旋臂形肋或者连接片的实施方式由于紧固法兰的边缘涂层加厚而具有更高的耐磨强度并同时将工具(砂轮)更好支承防止倾翻和摆动。

弹性涂层的凸起部原则上可以存在于夹紧面的所有区域上。但一般它们存在于与传动主轴的轴线正交的平面上就足够了。

工具可以具有直线或者弯曲的形状，而且驱动单元可以具有马达，特别是高频马达、压缩空气马达或者汽油驱动的马达。

本发明当然在手持式切割和磨削装置方面特别具有优点。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：

图1示出带有被夹紧工具的万能角度砂轮机；

图2示出依据第一实施例的工具和夹紧件剖面的分解图；

图3示出组装状态下图2的布置；

图4示出依据第二实施例的工具和夹紧件剖面的分解图；

图5示出组装状态下图4的布置；

图6示出依据第三实施例的工具和夹紧件的剖面图；

图7示出依据第四实施例的工具和夹紧件的剖面图；

图8示出锁紧螺母夹紧面的俯视图；

图9示出图8锁紧螺母沿9-9的剖面图；

图10、11和12示出一种采用螺旋臂形隔离肋实施例的透视图、俯视图及剖面图；

图13、14和15示出一种采用从平面涂层凸起的螺旋臂形肋实施例的透视图、俯视图及剖面图；

图16示出具有特宽肋的锁紧螺母；

图17和18示出从上面或下面所视锁紧螺母的透视图；以及

图19和20示出从上面或下面所视紧固法兰的透视图。

具体实施方式

在图1中示意性示出的万能角度砂轮机包括驱动单元10和把手18，驱动单元通过锥齿轮传动装置驱动传动主轴14。传动主轴14具有作为旋转工具20轴承的紧固法兰16。传动主轴14的外端具有外螺纹22，在该外螺纹上旋接有锁紧螺母24，从而将工具20夹紧在紧固法兰16与锁紧螺母24之间。紧固法兰16和锁紧螺母24具有彼此相对的夹紧面30、32(图2)，工具20夹紧在其间。紧固法兰16可与传动主轴14整体构成或者是一个单独的部件，其中，紧固法兰可松开但抗扭地与传动主轴14配合。环绕其中心孔的边缘或环绕传动主轴14的轴身，紧固法兰16具有与工具20与其配合的凸缘26。锁紧螺母24通常也具有凸缘26。紧固法兰16与锁紧螺母24共同形成工具20的夹紧件。如常见的那样，工具部分由一个护罩12覆盖，该护罩环绕工具20圆周约180°延伸(图1)。

工具20是砂轮、杯形砂轮、切割砂轮、粗磨砂轮或者这类砂轮。在利用这种工具操作时产生振动，这种振动从工具20传递到驱动单元10上并通过其把手18传递到使用者。为减少振动传递到驱动单元上，在工具20与紧固法兰16和锁紧螺母24之间设有一个弹性材料层。由此在工具20与夹紧件16、24之间不存在未减振的直接接触。

图2和3示出第一实施例，其中，紧固法兰16的夹紧面30和锁紧螺母24的夹紧面32具有涂层34。紧固法兰16和锁紧螺母24具有凸缘26，涂层34环绕其圆周加高。工具20无论是在固定孔28内还是在环绕固定孔28的区域内均没有涂层。

图3示出工具20夹紧在紧固法兰16与锁紧螺母24之间。由于紧固法兰16和锁紧螺母24的涂层34，在紧固法兰16与锁紧螺母24的金属体之间不存在与工具20的直接接触，由此振动得到有效降低。因为在该实施例中仅夹紧件16、24具有涂层，而且凸缘26的外径包括涂层34在内具有22.23mm的固定孔常见直径，所以可以夹紧常见尺寸的工具。

在图4和5所示的第二实施例中，仅工具20具有涂层34。固定孔28的内缘和工具20在两面上与内缘连接的直径与紧固法兰16与锁紧螺母24的直径一致的环形区域具有涂层34，该涂层在这些表面上的厚度为1.5mm和在固定孔28的内部厚度为2.5mm。

图6示出本发明的第三实施例，其中，工具20的固定孔28的内缘具有涂层34，而工具20两面上与其连接的表面则不具有涂层。取而代之，紧固法兰16和锁紧螺母24的夹紧面30、32具有涂层34。凸缘26的凸出该涂层的区域没有涂层。

图7示出本发明的第四实施例，其中同第三实施例中那样，工具20仅在毂孔28的内缘上具有涂层34。但紧固法兰16和锁紧螺母24没有涂层。取而代之设有两个弹性材料盘36，平放在紧固法兰16和锁紧螺母24的夹紧面30、32上。盘36的内径和外径与夹紧面30、32的内径和外径相同。在该实施例中因此在夹紧的工具20与传动主轴14之间、紧固法兰16与锁紧螺母24也不存在直接接触。这些部件之间始终通过涂层34或弹性材料盘36进行接触。

在图8-16所示的实施例中，紧固法兰16的夹紧面30和锁紧螺母24的夹紧面32具有涂层34。紧固法兰16和锁紧螺母24也具有凸缘26，涂层34环绕其圆周加高。工具20无论是毂孔28内还是环绕毂孔28的区域内均没有涂层。

图8和9以详图示出锁紧螺母24，其中，所示的紧固法兰16除了直径略大和不存在螺纹以及肋的总高度增加外其他相同。从图8可看到三个宽度为1.5mm以120°的角距设置的径向肋40。肋40的高度为0.5mm(图9)。锁紧螺母24的涂层34在肋40外面的厚度为1mm。未示出的相关紧固法兰的涂层34在肋外面的厚度为2mm，其中，肋的高度同样高出涂层0.5mm。

图10、11和12示出采用独特螺旋臂形肋40的实施例，这些肋安装在紧固法兰16的夹紧面30上。如前面的实施例中那样，紧固法兰16具有凸缘26，在其圆柱体形的外面上具有涂层42。肋40从涂层42首先近似径向外延并然后在弯曲处44接近它然后跟随一段的紧固法兰16的外缘。这里存在四个螺旋臂形肋40，它们在一个45°的角度范围内在弯曲处44内从内向外分布并然后在另一个也为45°的角度范围内跟随紧固法兰16的边缘。肋40的高度为2.5mm和宽度为2mm。未示出的相关锁紧螺母的肋的高度为1.5mm和宽度为2mm。

图13、14和15示出与图10、11和12类似的实施例，但其中不是直接在紧固法兰16上安装肋40，而是在紧固法兰16的夹紧面30上涂覆平面涂层46，肋40从该涂层突出。平面涂层46厚度为2mm，肋40的高度因此仅为0.5mm。相关锁紧螺母的平面涂层厚度为1mm，其中，肋的高度同样超出涂层0.5mm。

正如开头提到的那样，锁紧螺母也作为紧固法兰构成，它然后利用传动主轴上的螺母向工具和下部紧固法兰夹紧。

图16示出具有特宽肋40的锁紧螺母24，正如图10-12的实施例中那样，没有平面涂层。肋40的宽度为0.5mm。螺旋臂形肋40的末端由于夹紧孔48而略有缩短。

图17和18从斜上方或从斜下方示出具有四个螺旋臂形肋40的锁紧螺母24，这些肋通入分布在锁紧螺母24圆周上的圆周肋49内。涂层也在凸缘26的外面上加高。如图17所示，锁紧螺母24的表面具有带四个夹紧孔48和一个内螺纹50的常见形状。

图19和20同样从斜上方或从斜下方示出一个与图17和18的锁紧螺母24配合构成的紧固法兰16。处于紧固法兰16表面上的是采用四个螺旋臂形肋40和一个圆周肋49方式的涂层，其中，涂层也在凸缘26的外面上加高。如从图20所看到的那样，紧固法兰16的底面具有常见的外观，具有一个展平的凸肩孔51，紧固法兰16利用其可以抗扭设置在常见的传动主轴上。

当锁紧螺母24旋接在传动主轴14上时，肋40实际上被很大程度上压缩，所以在肋40之间的区域也能与工具20的毂孔边缘接触，但是肋40区域内的压紧力是较高的，所以夹紧力主要作用在在肋40的区域内。由此从工具20传递到传动主轴14和驱动单元10上的振动低于均匀作用于夹紧面30、32上的夹紧力时的情况。

附图标记

10    驱动单元

12    护罩

14    传动主轴

16    紧固法兰

18    把手

20    工具

22    外螺纹

24    锁紧螺母

26    凸缘

28    毂孔

30    夹紧面(紧固法兰)

32    夹紧面(锁紧螺母)

33    上部紧固法兰

34    涂层

40    凸起部，肋

42    涂层(凸缘)

44    弯曲处

46    平面涂层

48    夹紧孔

49    圆周肋

50    内螺纹

51    凸肩孔

Claims (13)

1.一种用于磨削的装置，包括：

驱动单元(10)；

具有轴线的传动主轴(14)；

砂轮(20)；

用于将所述砂轮(20)夹紧在传动主轴(14)上的夹紧件(16、24)，所述夹紧件(16、24)包括在夹紧件(16、24)和砂轮(20)之间提供接触面的夹紧面(30、32)，并且夹紧件(16、24)具有与传动主轴(14)配合的中心固定孔(28)，所述中心固定孔(28)在夹紧面(30、32)的面上具有凸缘(26)，所述凸缘与所述砂轮(20)配合；和

在砂轮(20)与夹紧件(16、24)之间设有减振件，减振件以在夹紧件(16、24)或砂轮(20)上的弹性材料涂层(34)的方式构成；

其特征在于，

减振件以环绕凸缘(26)的圆周加高的弹性材料涂层(34)的方式构成。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述砂轮(20)是切割砂轮或者粗磨砂轮。

3.如权利要求1所述的装置，其中，涂层(34)在与传动主轴的轴线正交的平面上具有凸起部(40)，通过凸起部(40)减少了在夹紧件与砂轮之间的接触面。

4.如权利要求3所述的装置，其中，涂层(34)以层状的方式存在于紧固法兰(16)、锁紧螺母(24)或者砂轮(20)的夹紧面(30、32)上并且凸起部(40)从平面涂层(46)突出。

5.如权利要求3所述的装置，其中，凸起部(40)作为非连续涂层存在于紧固法兰(16)、锁紧螺母(24)或者砂轮(20)的夹紧面(30、32)上。

6.如权利要求1所述的装置，其中，具有涂层的凸缘的直径是22.13mm。

7.如权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，所述弹性材料是肖氏A硬度为80±5的聚氨酯弹性体。

8.一种用于将砂轮(20)夹紧在传动主轴(14)上的夹紧装置，具有两个带减振件的夹紧件(16、24)，夹紧件(16、24)具有与传动主轴(14)配合的中心固定孔(28)，所述中心固定孔(28)在夹紧面(30、32)的面上具有凸缘(26)，所述凸缘与所述砂轮(20)配合；

其特征在于，减振件以环绕凸缘(26)的圆周加高的弹性材料涂层(34)的方式构成。

9.如权利要求8所述的夹紧装置，其中，所述砂轮(20)是切割砂轮或者粗磨砂轮。

10.如权利要求8所述的夹紧装置，其中，涂层(34)具有凸起部(40)。

11.如权利要求10所述的夹紧装置，其中，凸起部为至少三个径向的或者螺旋臂形式的肋(40)。

12.如权利要求8所述的夹紧装置，其中，具有涂层的凸缘的直径是22.13mm。

13.如权利要求10或11所述的夹紧装置，其中，所述弹性材料是肖氏A硬度为80±5的聚氨酯弹性体。

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