CN102256745A - 用于研磨以及类似操作的手持机器 - Google Patents

Abstract

一种用于研磨以及类似操作的手持机器，包括：外壳(5；5’、31)；电机，所述电机安装在所述外壳(5；5’、31)中并且使得连接至工具承载装置(2、3、4；2’、3’、4’)的轴(13；32)旋转；以及在所述外壳(5；5’、31)和所述轴(13；32)之间的前轴承布置，包括前轴承(8、8’)，以及振动隔离装置，所述振动隔离装置对于所述轴(13；32)的径向位移而言是弹性的，所述振动隔离装置包括位于所述外壳(5；5’、31)和所述前轴承(8、8’)之间的至少一个弹性元件(9、9’)，所述机器包括调节装置(10、11、12；33、35)，所述调节装置与所述至少一个弹性元件(9、9’)相互作用，以对所述至少一个弹性元件的弹性进行调节。

Description

用于研磨以及类似操作的手持机器

技术领域

本发明涉及一种用于研磨以及类似操作的手持机器，特别涉及一种具有可调节振动隔离装置的机器。

背景技术

在刚性或柔性设计中可以使用诸如模具研磨机的机器工具。在刚性设计中，轴刚性地安装在工具中，所述轴承载用于附接研磨石(grinding burr)的主轴(spindle)；然而在柔性设计中，该轴借助于弹性元件而柔性地安装。这两种设计具有优点，在研磨工艺中，刚性安装的承载主轴的轴在例如需要非常高的精确度的时候是有用的，承载主轴的轴的柔性安装符合人体工学要求，因为在研磨工艺的过程中产生的振动并不传递至工具外壳从而并不传递至使用者的手和臂。在EP0005686A1中公开了柔性设计的模具研磨机的例子。

用于研磨以及类似操作的机器工件相当昂贵并且对于空间的要求很高。如果在需要每种工具设计的所有情况都可以在不需要使用两种不同工具的情况下进行处理，那么就将会是有利的。

发明内容

本发明涉及一种用于研磨以及类似操作的手持机器，其包括：外壳；电机，所述电机安装在所述外壳中并且使得连接至工具承载装置的轴旋转；以及在所述外壳和所述轴之间的前轴承布置，包括前轴承，以及振动隔离装置，所述振动隔离装置对于所述轴的径向位移而言是弹性的。所述振动隔离装置包括位于所述外壳和所述前轴承之间的至少一个弹性元件，所述机器包括调节装置，所述调节装置与所述至少一个弹性元件相互作用，以对所述至少一个弹性元件的弹性进行调节。通过对所述振动隔离装置的弹性元件的弹性进行调节，所述机器能够从关于所述外壳的所述轴的柔性振动阻尼支持以及关于所述外壳的所述轴的刚性支持进行调节，从而无需在手边有两个不同的机器。

所述振动隔离装置可以包含在所述外壳和所述前轴承之间的空间中，所述空间具有可调节容积，从而使得所述至少一个弹性元件能够进行可调节压缩，并且因此使得所述弹性元件的弹性能够被调节，从而使得弹性能够被有效地调节。所述空间可以具有最大容积和最小容积，所述最大容积使得所述弹性元件能够在不被压缩的情况下包含在所述空间中，所述最小容积将所述弹性元件压缩至所述弹性元件基本上不再具有弹性的程度。所述空间的容积是连续可调节的，从而使得振动阻尼可以调节至所述机器的使用者所希望的程度。

所述空间限定在所述外壳、所述前轴承以及所述调节装置之间，所述调节装置布置为毗邻所述弹性元件，并且能够移动以实现空间容积的调节，从而实现所述弹性元件的弹性的调节。所述调节装置包括致动器，用于使得设置在所述外壳中的压缩元件致动并且从所述外壳的外部能够触及所述致动器。

所述致动器包括可旋转环，所述可旋转环能够在第一位置和第二位置之间旋转，其中所述致动器与所述压缩元件相互作用，从而使得在所述第一位置所述压缩元件从所述弹性元件缩回，在所述第二位置所述压缩元件朝向所述弹性元件前进，从而在所述第一位置获得关于所述外壳的所述轴的柔性支持，并且在所述第二位置获得关于所述外壳的所述轴的刚性支持。

所述致动器可以包括具有边缘的凸轮，所述边缘具有凸缘弯曲，所述凸缘弯曲与凸轮从动件相互作用，导致所述压缩元件的位移，从而增大或减小所述空间的容积。

可选择地，所述压缩元件的轴向移动是通过旋转一个构件实现的，所述构件具有螺纹，其通过所述外壳上的螺纹而接合。

具体描述

在短设计中以及在延伸设计中都可以得到用于研磨的手持机器。在延伸机器中，延伸部(其是外壳的一部分)连接至外壳的主体，延伸轴柔性连接至由电机驱动的轴。本发明主要涉及由压缩空气驱动的机器。然而，这样的机器也可以通过电动机进行驱动。

本发明的手持机器在前轴承布置处具有振动隔离装置，用于吸收由于主轴振动产生的径向位移。该手持机器能够从柔性振动阻尼位置调节至振动并不受到阻尼的刚性位置。这是通过弹性元件的弹性的调节而实现的，该弹性元件是位于机器的旋转轴和外壳之间的前轴承布置的一部分。

前轴承布置位于套爪支架附近，该套爪支架对用于支持研磨工具的螺母和套爪进行支持。在短机器的情况下，包括可调节振动阻尼装置的前轴承布置布置在电机的前端部，即在电机和套爪支架之间。

在延伸机器的情况下，包括可调节振动阻尼装置的前轴承布置布置在延伸部的前端部。这样的延伸机器也具有接近电机的轴承布置。弹性元件的弹性的调节是通过将可变压缩力应用于弹性元件而实现的，从而使得在弹性元件卸载的时候弹性元件的弹性处于最大状态，并且在应用的力处于其最大状态时弹性元件的弹性处于最小状态。弹性元件可以例如是围绕轴承的周边布置的弹性材料的环，或者是围绕所述周边布置的非连续的弹性部件。可选择地，弹性元件可以是金属弹簧。

通过使得压缩元件朝向弹性元件移动而将力应用于弹性元件。实际上，这可以通过在机器的组成部件之间将弹性元件布置在受限空间而实现，该空间足够大以包含处于卸载状态(即其弹性最大的状态)的弹性元件。构成该空间的组成部件的至少一个可朝向空间的中心移动，从而使得在该组成部件向前移动时该空间的容积减小。从而，当空间的容积减小的时候，压缩力通过可移动部件(其充当压缩元件)施加在弹性元件上，因此弹性元件的弹性在压缩元件向前移动时减小。压缩元件能够连续向前移动并且弹性连续减小，直到弹性元件基本上不具有弹性并且压缩元件不能进一步移动。类似地，当压缩元件向后移动远离空间的中心时弹性元件的弹性增大。因此，弹性是连续可调节的。从而，空间具有最大容积和最小容积，该空间可以由外壳、前轴承布置和压缩元件的部件构成，弹性元件包含在该空间中。在最大容积，弹性元件能够在不被压缩的情况下包含在空间中，在最小容积，弹性元件被压缩至该弹性元件基本上不再具有弹性的程度。如果需要，最大容积可以选择为使得弹性元件受到某种程度的压缩(即不处于其绝对最大弹性)，并且/或者最小容积可以选择为使得弹性元件的最小弹性在某种程度上高于基本上不具有弹性。

在外壳中可以设置用于对所述压缩元件进行致动的致动器，从外壳的外部能够触及该致动器，该致动器使得使用者能够容易地对压缩元件进行致动。致动器可以是可旋转环，其能够分别在两个端部位置(柔性和刚性)之间移动。

压缩元件的移动可以通过多种方式进行。例如，致动器可以包括具有边缘的凸轮，所述边缘具有弯曲，所述凸缘弯曲与凸轮从动件相互作用，从而导致所述压缩元件的位移，从而增大或减小所述空间的容积。致动器包括可旋转环，所述可旋转环能够在第一位置和第二位置之间旋转，凸轮布置在可旋转环的内侧上，从而使得在所述第一位置所述压缩元件从所述弹性元件缩回，在所述第二位置所述压缩元件朝向所述弹性元件前进，从而在所述第一位置获得关于所述外壳的所述轴的柔性支持，并且在所述第二位置获得关于所述外壳的所述轴的刚性支持。所述压缩元件可以是所述凸轮从动件的一体的部件。在所述压缩元件是分离零件的情况下，例如锥形环，其向后移动是所述凸轮从动件的缩回和所述弹性元件的弹性的组合结果，因为当弹性力不再施加在弹性元件上时所述弹性元件将会回到其初始卸载形状，从而迫使压缩构件向后移动。

可选择地，所述致动器可以包括环，所述环影响连接至所述压缩元件的销，其通过螺纹连接与所述外壳接合。本发明不限于完成可变压缩的特定方式，而是更一般地在更加宽泛的意义上涉及如何调节主轴刚度。将旋转移动传递至轴向移动的各种方式是众所周知的，例如，可以省略螺纹，通过赋予外壳中的凹槽特定斜率而产生的轴向移动迫使操纵销轴向行进同时使得调节环旋转。

实现压缩元件的移动的方式不限于上述机器设计的任一，而是能够在短机器和延伸机器中使用。

附图说明

现在借助于附图对本发明进行描述，附图仅仅意在起到说明的作用。

图1是短设计的研磨机器的局部剖视图，其中没有压缩力施加在弹性元件上；

图2是图1的研磨机器的局部剖视图，其中压缩力施加在弹性元件上；

图3a和图3b是图1的机器的立体侧视图，其中图3a是分解图；

图4是图1的机器的致动器环以及与其相互作用的凸轮从动件的分解侧视图；

图5a是延伸设计的研磨机器的局部剖视图，其中没有压缩力施加在弹性元件上；

图5b是图5a中显示的机器的前部分的放大剖视图；

图6a是图5a的研磨机器的局部剖视图，其中压缩力施加在弹性元件上；

图6b是图6a中显示的机器的前部分的放大剖视图；

图7是图5a中显示的机器的分解侧视立体图。

具体实施方式

图1-4显示了短设计的手持机器，其包括由外壳5包围的气动电机1，其驱动旋转轴13。旋转轴的向前端部连接至支持螺母3和套爪(collet)4的套爪支架2，以用于可拆卸地紧固研磨石。

在电机1的向前端部，在外壳5之内，在旋转轴13和固定机器外壳5之间设置有前轴承8。弹性元件9布置在轴承8的外周边上。在这种情况下，弹性元件9是弹性O形环，但其可选择地能够是任何合适的弹性结构。弹性元件9是设置在机器中的振动隔离装置的一部分，并且布置为吸收径向振动，并且防止这样的振动到达机器外壳5以及使用者的手和臂。弹性环7设置在轴承8的前面，以使得轴向力能够在不对径向移动进行限制的情况下进行传递。

弹性元件8位于空间14之内，该空间14由轴承8的外周边表面、外壳5的组成部件以及可移动压缩元件10构成，该压缩元件10在所显示的例子中是具有朝向弹性元件9的锥形表面的环。压缩元件10的轴向移动是通过致动器环11的旋转而产生的，其包括与凸轮从动件12相互作用的凸轮弯曲21，该凸轮从动件12转而与压缩元件10相互作用。致动器环11环绕旋转轴13和外壳5，并且可以在两个端部位置之间在两个方向上旋转。当环11位于第一端部位置时，压缩元件10从弹性元件9缩回，这能够产生弹性元件9的完全柔性并且从而产生完全振动隔离。当环11位于第二端部位置时，压缩元件10被向前推，并且将弹性元件9压缩至其基本上不具有弹性的程度，从而导致轴承8的刚性支持。

在图1中，压缩元件10从弹性元件9缩回，从而没有压缩力施加在弹性元件8上。在图2中，压缩元件10处于其最向前位置，从而将压缩力施加在弹性元件9上。图3和图4更具体地显示了致动器环11。环11在其内侧上具有凸轮曲线21。凸轮曲线布置为与凸轮从动件12相互作用，其具有在安装在机器中时朝向凸轮曲线21的弯曲表面22。凸轮从动件12包括两个半圆形部件12a、12b，其安装在机器的外壳5周围。半圆形凸轮从动件部件12a、12b的每一个在其端部处具有连接部分，从而使得它们在致动器环11已经来到其包围凸轮从动件12的位置时相对于彼此而紧固。凸轮从动件12包括突出销20a、20b，其在安装时朝向机器的轴13。这些销20a、20b与外壳5中的槽21接合，从而它们能够与压缩元件10接触并相互作用。在外壳5的端部，端部环6附接至外壳5以防止环11在平行于轴13的方向上移动。

图5-7显示了延伸设计的手持机器，其在很多方面与图1-4的机器类似。延伸机器包括由外壳5’包围的气动电机1，其驱动旋转轴13。外壳5’包括外壳延伸部31，外壳延伸部31连接至外壳5’的主体，延伸轴32柔性连接至由电机1驱动的轴13。

包括可调节振动阻尼装置的前轴承布置布置在延伸部31的前端部。延伸机器还包括接近电机的轴承布置。延伸旋转轴32的向前端部连接至支持螺母3’和套爪4’的套爪支架2’，以用于可拆卸地紧固研磨石。

前轴承布置包括旋转延伸轴32和机器外壳5’的固定延伸部31之间的轴承8’。

弹性元件9’布置在轴承8’的外周边上。如上文关于短设计的机器所述，弹性元件9’以相同的方式包含在机器中的空间14中，并且具有相同的功能。空间14由轴承8’的外周边表面、外壳延伸部31的组成部件以及可移动压缩元件33构成。压缩元件33通过螺纹34接合至延伸外壳31，该螺纹34将旋转操纵运动转换为轴向运动。在其向后部分，压缩元件33包括向外突出销38，其突出穿过槽39，该槽39沿着延伸外壳31的周边设置。致动器35包括内套36和外套37，内套36具有用于接收销38的开口，外套37将内套36支持在合适位置。在致动器35旋转时，突出销38可以从槽39的一个端部移动至另一个端部。槽39的每个端部代表弹性元件9’的弹性的调节的端部位置，即在一个端部处承载用于附接研磨石的工具承载装置的延伸轴32刚性安装在工具中，而在另一端部处，延伸轴32柔性地安装。

在图5a、5b中，压缩元件33从弹性元件9’缩回，从而没有压缩力应用在弹性元件9’上。在图6a、6b中，压缩元件33处于其最向前位置，从而将压缩力施加在弹性元件9’上。

应该注意到，虽然实现压缩元件10、33的移动的方式以及压缩元件10、33的设计分别在图1-4和图5-7中显示的实施方案有所不同，本文中描述的所有设计和移动布置都能够在短设计和延伸设计的机器中使用，并且能够根据需要进行组合。

Claims (9)

1.一种用于研磨以及类似操作的手持机器，包括：

-外壳(5；5’、31)；

-电机，所述电机安装在所述外壳(5；5’、31)中并且使得连接至工具承载装置(2、3、4；2’、3’、4’)的轴(13；32)旋转；以及

-在所述外壳(5；5’、31)和所述轴(13；32)之间的前轴承布置，包括前轴承(8、8’)，以及振动隔离装置，所述振动隔离装置对于所述轴(13；32)的径向位移而言是弹性的，

所述振动隔离装置包括位于所述外壳(5；5’、31)和所述前轴承(8、8’)之间的至少一个弹性元件(9、9’)，

其特征在于，所述机器包括调节装置(10、11、12；33、35)，所述调节装置与所述至少一个弹性元件(9、9’)相互作用，以对所述至少一个弹性元件的弹性进行调节。

2.根据权利要求1所述的手持机器，其中所述振动隔离装置包含在所述外壳(5；5’、31)和所述前轴承(8、8’)之间的空间(14)中，所述空间(14)具有可调节容积，从而使得所述至少一个弹性元件(9、9’)能够进行可调节压缩，并且因此使得所述弹性元件(9、9’)的弹性能够被调节。

3.根据权利要求2所述的手持机器，其中所述空间(14)具有最大容积和最小容积，所述最大容积使得所述弹性元件(9、9’)能够在不被压缩的情况下包含在所述空间(14)中，所述最小容积将所述弹性元件(9、9’)压缩至所述弹性元件基本上不再具有弹性的程度。

4.根据权利要求2或3所述的手持机器，其中所述空间(14)的容积是连续可调节的。

5.根据权利要求2-4的任意一项所述的手持机器，其中所述空间(14)限定在所述外壳(5；5’、31)、所述前轴承(8、8’)以及所述调节装置(10、11、12；33、35)之间，所述调节装置布置为毗邻所述弹性元件(9、9’)，并且能够移动以实现空间容积的调节，从而实现所述弹性元件(9、9’)的弹性的调节。

6.根据权利要求2-5的任意一项所述的手持机器，其中所述调节装置(10、11、12；33、35)包括致动器(11；35)，用于使得设置在所述外壳(5；5’、31)中的压缩元件(10；33)致动，从所述外壳的外部能够触及所述致动器。

7.根据权利要求6所述的手持机器，其中所述致动器(11；35)包括可旋转环，所述可旋转环能够在第一位置和第二位置之间旋转，其中所述致动器(11；35)与所述压缩元件(10；33)相互作用，从而使得在所述第一位置所述压缩元件(10；33)从所述弹性元件(9、9’)缩回，在所述第二位置所述压缩元件(10；33)朝向所述弹性元件(9、9’)前进，从而在所述第一位置获得关于所述外壳(5；5’、31)的所述轴(13)的柔性支持，并且在所述第二位置获得关于所述外壳(5；5’、31)的所述轴(13)的刚性支持。

8.根据权利要求7所述的手持机器，其中所述致动器(11)包括具有边缘的凸轮，所述边缘具有凸缘弯曲(21)，所述凸缘弯曲(21)与凸轮从动件(12a、12b)相互作用，导致所述压缩元件(10)的位移，从而增大或减小所述空间(14)的容积。

9.根据权利要求7所述的手持机器，其中所述压缩元件(33)的轴向移动是通过旋转一个构件实现的，所述构件具有螺纹(34)，其通过所述外壳(5’、31)上的相应螺纹而接合。

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