CN101244532A - 具有可转动头部的模具研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可转动头部的模具研磨机，其包括具有纵向轴线的体部，和具有能够动力旋转的输出轴的研磨头部。马达布置在体部内用以转动输出部件。锁定互连部将研磨头部连接至体部，并且适于允许研磨头部相对于体部绕体部纵向轴线的选择性的转动。因此，研磨头能相对于体部定位于不同的选定角度处。

Description

具有可转动头部的模具研磨机

相关申请的交叉参考

本申请是于2006年4月10日提交的美国申请No.11/279180的部分继续申请，而该美国申请为2005年10月14日提交的美国临时申请No.60/727074的非临时申请，这些申请全文结合到此作为参考。

技术领域

本发明总体涉及一种模具研磨机，更具体地涉及一种具有可转动头部的模具研磨机器具。

背景技术

动力模具研磨机例如气动模具研磨机转动具有研磨头的输出部件来修平、整形和/或抛光金属表面。通常，气动模具研磨机具有柱形壳体，其设计为由使用者的手握持，这样使用者的手指接触触发杆，该触发杆枢转地固定在壳体的下部。这样，使用者能容易地用她的手指挤压触发杆来操作研磨机(即，按压触发杆)。

该触发杆通常位于研磨机上与输出部件相同的一侧。因此，为了操作研磨机使得输出部件上的研磨头接合加工表面，使用者需要调整她的手腕或手臂或整个身体来正确地确定器具的位置。然而，在一些情况中，例如当使用者试图在难以到达和/或部分地被其它部件或结构妨碍的表面上工作时，可能没有足够的空间或余地来调整她的手腕或手臂或身体。因此，使用者不得不改变他或她对器具的抓取，例如通过不合适地将她手的手掌不是她的手指放置在触发杆上。然而这样改变抓握使得难于同时控制棘齿和挤压触发杆。

发明内容

一方面，模具研磨机器具通常包括具有纵向轴线的体部和具有旋转机构的模具研磨头，该旋转机构具有能够动力旋转的输出部件。布置在壳体内的马达可操作地连接至旋转机构以转动输出部件。用于将模具研磨头连接至体部的锁定互连件适于允许该头部相对于体部绕体部纵向轴线的转动。

另一方面，气动模具研磨机器具包括具有纵向轴线的体部和具有旋转机构的模具研磨头，该旋转机构具有能够动力旋转的输出部件。布置在体部内的气动马达可操作地连接至旋转机构以转动输出部件。进气口适于连接至加压空气源来给气动马达提供动力。用于将模具研磨头连接至体部的连接件适于允许该模具研磨头相对于体部绕体部纵向轴线的转动。

再一个方面，动力器具通常包括具有纵向轴线的体部和具有旋转机构的头部，该旋转机构具有能够动力旋转的输出部件。布置在体部内的马达可操作地连接至旋转机构以转动输出部件。用于将头部连接至体部的锁定互连件适于选择性地允许该头部相对于体部大致绕体部纵向轴线的转动。

其它目的和特征一部分是显而易见的，一部分将在下文指出。

附图说明

图1是依据本发明的模具研磨机的实施例的纵向截面图；

图2是图1的局部放大图，示出图1所示模具研磨机的研磨头部和锁定互连部；

图3是用于模具研磨机的研磨头壳体的截面图；

图4是研磨头壳体的侧视图；

图5是研磨头壳体的俯视图；

图6是模具研磨机驱动轴的侧视图；

图7是驱动轴的端视图；

图8是模具研磨机的体部闭合部件的截面图；

图9是体部闭合部件的端视图；

图10是用于模具研磨机的端盖的截面图；

图11是该端盖的端视图；

图12是用于模具研磨机的内套筒的侧视图；

图13是该内套筒的端视图；

图14是图12的圆圈部分的放大、细部图；

图15是模具研磨机的外套筒的截面图；

图16是图15的圆圈部分的放大、细部图；

图17是模具研磨机的端环的侧视图，部分为截面图；

图18是类似于图2的放大的局部截面图，但示出具有不同锁定互连部的模具研磨机；

图19是图18所示模具研磨机的保持环的截面图；以及

图20是图18所示模具研磨机的释放盖的截面图。

在所有的附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

具体实施方式

根据本发明的模具研磨机10在图1-17中显示。如图1所示，模具研磨机10包括总体为柱形的体部12、研磨头部14和锁定互连部16，该锁定互连部允许重新确定研磨头部14相对于体部12的角度。在图示实施例中，模具研磨机10为气动模具研磨机。象这样，模具研磨机10在体部12内包括气动马达部件，在这里仅示出该气动马达部件而没有详细描述(因为这种部件在本领域中属于公知常识)，该气动马达部件包括构造成连接到加压空气源的进气口18；触发器20和气动阀组件22；和通过加压空气的流动导致高速旋转的心轴24。然而，应当理解，可以使用用于给模具研磨机提供动力的其它装置例如电动马达而不会脱离本发明的范围，如本领域技术人员所理解的那样。

如图1-5进一步所示，模具研磨机10的研磨头部14包括研磨头壳体26，该研磨头壳体包括大致为圆柱形的研磨头壳体体部28和大致圆柱形的研磨头连接管30，该研磨头连接管30与研磨头壳体体部28相交成直角。研磨头壳体体部28和研磨头连接管30都是中空的，这样通过研磨头壳体26限定出一大致L形的通道32，且在研磨头连接管30的外表面上形成有外螺纹33。输出轴34——其可为两件式结构——例如通过轴承36和38支承在研磨头壳体体部28内以便旋转，研磨头40以任何合适的方式设置在输出轴34的远端。锥齿轮42同样以任何合适的方式围绕输出轴34安装在输出轴的大致中间位置。

此外，容纳于研磨头连接管30内的旋转动力传动机构将心轴24联接到输出轴34上，使得心轴的旋转导致输出轴34的旋转。特别地，驱动轴44(图1，2，6和7)例如通过轴承46和48支承在研磨头连接管30内以便旋转。在驱动轴44的近端形成有凹槽50，且大致为矩形的心轴延伸部52被接纳在凹槽50内以便将心轴24联接到驱动轴44上。在驱动轴44的相对的远端形成有大致为截头圆锥体的驱动轴头部54，且围绕驱动轴头部54的圆周形成有锥齿轮56。驱动轴头部54上的锥齿轮56与环绕输出轴34的锥齿轮42啮合，使得心轴24和驱动轴44绕第一旋转轴线的旋转导致输出轴34和研磨头40绕第二旋转轴线的旋转，第二旋转轴线相对于第一旋转轴线成一角度(例如90°)定向，如本领域技术人员可以理解的那样。

如上所述，锁定互连部16构造成允许选择性地重新确定研磨头部14相对于体部12的角度。下面将参考图1，2和8-17描述有助于此特征的机构。

如图1和2所示，大致为杯状的体部闭合部件58容纳在体部12的开口远端内。如图8和9中更详细示出的，体部闭合部件58包括环状端壁60和从端壁60延伸的柱状管62(更广义地，捕获部件)。端壁60具有心轴24从中穿过的中心孔64，且端壁60的外径大于柱状管62的外径，从而形成周向肩部66。体部闭合部件58在体部12的开口远端内的插入通过端壁60紧靠气动马达套筒68来限制。

体部闭合部件58由端盖70保持在位置上。如图10和11所示，端盖70包括柱状管72和位于该柱状管的远端的裙状花边凸缘74。内部尺寸设计成与体部闭合部件58的柱状管62配合的柱状管72上形成有外螺纹76，且体部12的开口远端中形成有内螺纹(未标示出)。因此，端盖70例如通过裙状花边凸缘74旋拧入体部12的开口远端内，且柱状管72的内缘贴靠在体部闭合部件58的肩部66上，以便将体部闭合部件58固定在间隔部件68上。可以使用其它将体部闭合部件58固定在体部12的远端内的手段例如卷边而不会脱离本发明的范围。

如图8进一步所示，多个捕获孔78延伸通过体部闭合部件58的柱状管62。捕获孔78距离柱状管62的端部80的间隔都相等，且它们等角度地均匀分布在柱状管62的圆周上。如同模具研磨机10在不同的图中显示的那样，在柱状管62中形成有四个捕获孔78(在图8中仅有两个捕获孔可见)，但是可以设置更多或更少的捕获孔78而不会脱离本发明的范围。在下面的进一步描述中将更加明显地看出，研磨头部14相对于体部12的角向位置的数目和捕获孔78的数目相同。

如图1和2进一步所示，大致为管状的内套筒82(广义地，安置部件，seating member)安装在体部闭合部件58的柱状管62内。如图12-14中详细显示的，内套筒82大致为圆柱形且在其外表面上包括环状通道83。在通道83内间隔开的位置处有多个安置凹陷84。该安置凹陷从通道83的底部径向向内延伸，且为多个锁定球86(广义地称为制动件)提供安置表面，其功能将在下面进行详细描述。安置凹陷84的数目和捕获孔78一样，且类似于捕获孔78，安置凹陷84绕内套筒82的圆周等角度地均匀分布在通道83内。

此外，在内套筒82的远端处的外表面上形成有外螺纹88，且在内套筒82的靠近远端处的内表面上形成有内螺纹90，但是内螺纹在轴向与内套筒82的远端稍微向内间隔开。内套筒82的远端(尤其是其内表面)和研磨头连接管30(尤其是其外表面)协同构造成使得研磨头连接管30旋拧入内套筒82的远端，研磨头连接管30上的外螺纹33与内套筒82的远端处的内螺纹90啮合。

如图1和2(其示出研磨头部14相对于体部12锁定的模具研磨机10)中进一步所示，锁定球86位于体部闭合部件58的柱状管62的各个捕获孔78内，且每个锁定球86通过其各自的捕获孔78径向向内突出。由此，每个锁定球86安置在内套筒82的外表面上的相应的安置凹陷84内。捕获孔78的直径可以稍微大于锁定球86，但不足以大到锁定球在其中松散地滚动。

可移动的外套筒92(广义地，保持部件)围绕柱状管62，如图1和2所示。如图15和16详细所示，外套筒92为大致柱状的管，脊部94在轴向大致中间位置处从外套筒的内表面径向向内延伸。脊部94适当地具有倾斜的凸轮面96，其优点将在下面描述。该外套筒92位于脊部94的远侧(即，在图15所示脊部的左边)的部分的内径大于柱状管62的外径，这样在柱状管62和外套筒之间形成第一环状空间98。类似地，外套筒92位于脊部94的近侧(即，在图15所示脊部94的右边)的部分的内径大于柱状管62的外径，这样在柱状管62和外套筒92之间形成第二环状空间100。外套筒92的最远端稍微向外张开，这样其内径大于外套筒92其余部分的内径。

此外还设有端环102。如图17所示，端环102为大致薄帽状的部件，其具有中心孔104，且围绕中心孔104形成有内螺纹106。端环102旋拧到内套筒82的远端上，(端环102的)内螺纹106和内套筒82的远端上的外螺纹88啮合。端环102定位成紧靠内套筒82的最远侧的表面。该端环限制可移动的外套筒92的移动距离。在研磨头部14后面的螺钉108可与端环102接合，以保持端环与可移动的外套筒92之间的间隔，使得外套筒不能向研磨头14移动到锁定球86可能脱出的程度。其它保持这种最大间隔的方法并不脱离本发明的范围。

螺旋弹簧112设置于第一环状空间98内，围绕体部闭合部件58的柱状管62。螺旋弹簧112设置于端环102与外套筒92内的脊部94上的支承面104之间，并且其一端支承在端环102上，其相对端支承在支承面104上。因此，螺旋弹簧112在近侧(即，在图1和2所示的右边)偏压可移动的外套筒92，外套筒92的近侧移动通过其与端盖70的凸缘74的紧靠来限制。

图1和2所示外套筒92的位置是它的锁定位置，且各种部件的尺寸相互设计并构造成使得当外套筒92位于锁定位置时脊部94围绕并支承在锁定球86上。在该位置，脊部94将锁定球86紧闭在安置凹陷84内。因此，锁定球86阻止内套筒82——且由此阻止旋拧入内套筒82的远端的研磨头连接管32——在体部闭合部件58的柱状管62内绕模具研磨机10的纵向轴线旋转。

为改变研磨头部14的角取向(即，绕模具研磨机10的纵向轴线转动研磨头部)，使外套筒92抵抗螺旋弹簧112的偏压力向远侧(即，向左，如图1和2所示)移动至释放位置。外套筒92的远侧移动通过外套筒92的扩口远端与端环102的紧靠和对齐/配准来限制。这种外套筒92的远侧移动使得脊部94从覆在锁定球86上的位置移开。这样，可绕模具研磨机10的纵向轴线转动研磨头部14，该转动导致内套筒82在柱状管62内转动。当内套筒82在柱状管62内转动时，围绕安置凹陷84的内套筒82的体部结构迫使锁定球86——通过捕获孔78限制锁定球的周向移动——径向移动且上升脱出安置凹陷84，从而稍稍突出进入外套筒92和柱状管62之间的第二环状空间100。应当理解，第二环状空间100要足够大以允许锁定球86完全脱离并空出(clear)安置凹陷84，也要足够小以阻止锁定球径向完全脱出通道83或捕获孔78。因此，当外套筒92向远侧移动时，内套筒82能在锁定球86下面自由转动。

一旦研磨头部14被转动到希望的角向位置，则释放外套筒92，螺旋弹簧112将外套筒偏压回锁定位置。脊部94的凸轮面96压靠在锁定球86上，从而将锁定球从第二环状空间100中推出并推回到安置凹陷84内。因此，研磨头部14再次被锁定在它的新角向位置。从前述内容应当理解，用于释放并固定研磨头部的机构本质上是一锁定制动机构(locking detentmechanism)。

现在参见图18，显示了类似于图1所示模具研磨机10的模具研磨机210的局部视图。模具研磨机210的相应部件使用与模具研磨机10相同的附图标记。此外，模具研磨机210的与模具研磨机10所示实施例中相同的许多部件的结构将不再进行说明。模具研磨机210和模具研磨机10的主要区别在于锁定互连部(216和16)的结构。可以理解的是，研磨机210和研磨机10之间可以存在其它区别而不会脱离本发明的范围。

锁定互连部216包括锁定球286，锁定球位于体部闭合部件258的柱状管262中的各个捕获孔278中，且每个锁定球通过其各自的捕获孔径向向内突出。因此，每个锁定球286安置在内套筒282的外表面上的相应的安置凹陷284内。在这方面，该结构与模具研磨机10的结构非常相似。

可移动的保持环292(广义地，保持部件)围绕柱状管262。如图19详细所示，保持环292具有脊部294，该脊部在轴向大致中间位置处从保持环的内表面径向向内延伸。脊部294具有紧靠脊部的倾斜的凸轮面296，其优点将在下面进一步解释。保持环292位于脊部294的近侧(即，在图19中所示脊部294的右边)的部分的内径大于柱状管262的外径，这样在柱状管和保持环之间形成环状空间300(图18)。应当理解，保持环292与可移动的外套筒92的区别在于，在脊部94的远侧的套筒结构在该保持环上不存在。此外，如将要更加充分进行描述的，保持环292没有位于其中可由使用者抓取和移动的(外部)位置。

替代了模具研磨机10的端环102，模具研磨机210具有管状释放盖302。如图20所示，释放盖302具有大致翻转杯的形状，其具有一中心孔304，且围绕该中心孔形成有内螺纹306。释放盖302旋拧到内套筒282的远端上，(释放盖的)内螺纹306和内套筒282远端上的外螺纹288啮合。释放盖302具有内腔，该内腔的直径大于闭合部件258的柱状管262的直径，从而限定一环状空间298。

位于环状空间298内的螺旋弹簧312设置在释放盖302与保持环292的支承面305之间，并且其一端支承在释放盖上，另一端支承在保持环的支承面上。因此，螺旋弹簧312在近侧(即，在图18所示的右边)偏压保持环292。在此构型中，保持环292位于锁定位置，其中脊部294围绕并支承在锁定球286上。在该锁定位置，脊部294将锁定球286紧闭在安置凹陷284中。因此，锁定球286阻止内套筒282——且由此阻止旋拧入内套筒282的远端的研磨头连接管232——在体部闭合部件258的柱状管262内绕模具研磨机210的纵向轴线旋转。

为了改变研磨头部214的角取向(即，绕模具研磨机210的纵向轴线转动研磨头部)，将释放盖302拧松，使得它相对于保持环292向远侧(向图18中所示的左边)移动。这种移动增加了弹簧312位于其中的空间298的轴向长度。因此，弹簧312施加在保持环292上的弹簧力减少。当随后施加扭矩来转动头部232时，锁定球受到从保持孔278和凹陷284径向向外的力。锁定球286压靠在保持环292上。减少的弹簧312的力允许保持环292向远侧移动。锁定球286与凸轮面296的接合有助于该移动。

这种保持环292的远侧移动使得脊部294从覆在锁定球286上的位置移开。这样，可绕模具研磨机210的纵向轴线转动研磨头部214，该转动导致内套筒282在柱状管262内转动。当内套筒282在柱状管262内转动时，围绕安置凹陷284的内套筒282的体部结构迫使锁定球286——通过捕获孔278限制锁定球的圆向移动——径向移动且上升脱出安置凹陷，从而稍稍突出进入外套筒292和柱状管262之间的环状空间300。应当理解，环状空间300要足够大以允许锁定球286完全脱离并空出安置凹陷284，也要足够小以阻止锁定球径向完全脱出捕获孔278。因此，当保持环292向远侧移动时，内套筒282能在锁定球286下面自由转动。

一旦研磨头部214被转动到希望的角向位置，则将释放盖302旋拧回到(向近侧)图18所示位置。这样减少了空间298的轴向长度，且靠着保持环292压缩弹簧312，将保持环推回锁定位置。脊部294的凸轮面296压靠在锁定球286上，从而将锁定球从环状空间300中推出并推回到各自的安置凹陷284内。因此，研磨头部214被锁定在它的新角向位置以防止其旋转。此时弹簧312的弹簧力太大而不允许保持环292在施加于头部214的扭矩作用下向远侧移动。

当介绍本发明或其优选实施例中的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”是指存在一个或多个元件。词语“包含”、“包括”和“具有”是广泛意义的，是指除了列出的元件以外还可以有其它元件。

由于在上述内容中可以进行各种改动而不会脱离本发明的范围，因此在上述说明中包含的以及在附图中示出的所有内容应理解为是说明性的而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种研磨器具，包括：

具有纵向轴线的体部；

包括旋转机构的研磨头，所述旋转机构具有能够动力旋转的输出部件；

马达，所述马达设置在体部内并且可操作地连接至旋转机构用以转动输出部件；和

用于将研磨头连接至体部的锁定互连件，所述锁定互连件适于选择性地允许研磨头相对于体部绕体部纵向轴线的转动。

2.如权利要求1所述的研磨器具，其特征在于，所述锁定互连件包括锁定制动机构。

3.如权利要求2所述的研磨器具，其特征在于，所述锁定制动机构适于快速释放。

4.如权利要求2所述的研磨器具，其特征在于，所述锁定制动机构包括其上形成有安置凹陷的安置部件；捕获部件，所述捕获部件围绕所述安置部件且具有穿过其中形成的捕获孔；布置在所述捕获孔中的制动件；以及围绕所述捕获部件的保持部件。

5.如权利要求4所述的研磨器具，其特征在于，所述保持部件在锁定位置和释放位置之间沿轴向滑动。

6.如权利要求5所述的研磨器具，其特征在于，所述保持部件被朝向所述锁定位置偏压。

7.如权利要求4所述的研磨器具，其特征在于，所述制动件包括锁定球。

8.如权利要求4所述的研磨器具，其特征在于，所述保持部件包括管状套筒，所述管状套筒具有形成在其内表面上的径向向内突出的脊部。

9.如权利要求4所述的研磨器具，其特征在于，还包括释放盖和弹簧，所述弹簧布置在释放盖和保持部件之间用以偏压保持部件。

10.如权利要求9所述的研磨器具，其特征在于，所述释放盖螺纹连接到研磨器具上并且定位成选择性地改变弹簧施加在保持部件上的力。

11.如权利要求1所述的研磨器具，其特征在于，所述研磨器具是气动研磨机，且所述马达包括气动马达，所述研磨机还包括从气动马达穿过锁定互连件延伸至输出部件的动力传动装置。

12.如权利要求1所述的研磨器具，其特征在于，所述输出部件绕一轴线旋转，该轴线不与体部的纵向轴线重合，也不与体部的纵向轴线平行。

13.一种气动研磨器具，包括：

具有纵向轴线的体部；

包括旋转机构的研磨头，所述旋转机构具有能够动力旋转的输出部件；

气动马达，所述气动马达设置在体部内并且可操作地连接至旋转机构用以转动输出部件；

用于连接至加压空气源来为气动马达提供动力的进气口；和

用于将研磨头连接至体部的锁定互连件，所述锁定互连件适于选择性地允许研磨头相对于体部绕体部纵向轴线的转动。

14.如权利要求13所述的气动研磨器具，其特征在于，所述锁定互连件包括锁定制动机构。

15.如权利要求14所述的气动研磨器具，其特征在于，所述锁定制动机构适于快速释放。

16.如权利要求14所述的研磨器具，其特征在于，所述锁定制动机构包括其上形成有安置凹陷的安置部件；捕获部件，所述捕获部件围绕所述安置部件且具有穿过其中形成的捕获孔；布置在所述捕获孔中的制动件；以及围绕所述捕获部件的保持部件。

17.如权利要求16所述的研磨器具，其特征在于，还包括释放盖和弹簧，所述弹簧布置在释放盖和保持部件之间用以偏压保持部件。

18.如权利要求17所述的研磨器具，其特征在于，所述释放盖螺纹连接到研磨器具上并且定位成选择性地改变弹簧施加在保持部件上的力。

19.一种动力器具，包括：

具有纵向轴线的体部；

包括旋转机构的头部，所述旋转机构具有能够动力旋转的输出部件；

马达，所述马达设置在体部内并且可操作地连接至旋转机构用以转动输出部件；和

用于将头部连接至体部的锁定互连件，所述锁定互连件适于选择性地允许头部相对于体部大致绕体部纵向轴线的转动。

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