專利名稱：具有自動平衡裝置的工具機(jī)和工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工具機(jī)、優(yōu)選一種電動工具機(jī)，用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動 一種優(yōu)選盤形的工具例如角磨機(jī)、拋光機(jī)或圓鋸。另外本發(fā)明還涉及 一種用于工具機(jī)的工具、優(yōu)選一種盤形工具。
背景技術(shù)：
在用工具機(jī)、尤其是用電動手持式工具機(jī)工作時產(chǎn)生強(qiáng)烈程度或 大或小的振動。這種振動由工具機(jī)或者工具的以較高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量 的不平衡產(chǎn)生。如今采用的盤形工具例如磨削盤、粗加工盤或者拋光 盤具有由過程引起的相當(dāng)大的不平衡或者不平衡的高度分散并且從 而在高的轉(zhuǎn)速時引起工具機(jī)的強(qiáng)烈振動。這種振動經(jīng)由把手傳遞給操 作者并且在用該工具機(jī)長時間工作的情況下甚至?xí)?dǎo)致?lián)p害健康并 且因此在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程和工作規(guī)程中設(shè)有臨界值。對于最大許可的不平衡 物的通過標(biāo)準(zhǔn)化許可的臨界值是過高的，以便滿足操作者的提高的舒 適要求。另外歸因于不平衡的振動導(dǎo)致快速的疲倦以及尤其是驅(qū)動裝 置和工具機(jī)的軸承的提高的磨損。
理論上可考慮的是，所使用的工具或者工具機(jī)通過固定平衡重物 或者通過局部的材料去除進(jìn)行平衡。但是這種方式是費時費錢的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，提出一種工具機(jī)和一種工具，其中在低 成本的情況下以簡單的方式降低由不平衡導(dǎo)致的振動。
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種工具機(jī)、尤其是電動工具機(jī)，具有一用
于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動一工具的軸，其中，該工具機(jī)具有一自動的平衡裝置，該 平衡裝置具有一相對于該軸可在所有徑向方向和在圓周方向上運動 地設(shè)置的以及通過該軸的旋轉(zhuǎn)可被置成旋轉(zhuǎn)的第一平衡質(zhì)量，該第一 平衡質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時將一力沿徑向方向施加到軸上。
根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種工具，它可設(shè)置在工具機(jī)、尤其是電 動工具機(jī)的軸上，其中，該工具具有一自動的平衡裝置，該平衡裝置 具有一相對于該軸可在所有徑向方向和在圓周方向上運動地設(shè)置的 以及通過該軸的旋轉(zhuǎn)可被置成旋轉(zhuǎn)的第一平衡質(zhì)量，該第一平衡質(zhì)量 在旋轉(zhuǎn)時將一力沿徑向方向施加到軸上。
本發(fā)明的有利的進(jìn)一步方案在其他描述中給出。此外，由至少兩 個在說明書、附圖和/或其他申請文件中公開的特征的所有組合落在本 發(fā)明的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的構(gòu)思在于，對工具機(jī)和/或直接對最好可在磨損之后更換 的工具配置一個自動平衡裝置。根據(jù)本發(fā)明，該自動平衡裝置具有至 少一個、最好至少兩個平衡質(zhì)量，所述平衡質(zhì)量彼此無關(guān)地自由地繞 工具機(jī)的軸(主軸)旋轉(zhuǎn)并且可有限度地在所有徑向方向上相對于該 軸運動。在此，至少一個平衡質(zhì)量必須這樣設(shè)置，使得它通過軸的旋 轉(zhuǎn)同樣被置成旋轉(zhuǎn)。這例如可以通過所述至少一個平衡質(zhì)量和一個與 該軸無相對轉(zhuǎn)動地連接的構(gòu)件之間的(最好小的)摩擦來實現(xiàn)。通過 所述至少一個平衡質(zhì)量被置成旋轉(zhuǎn)， 一個離心力作用到該平衡質(zhì)量 上。這允許平衡質(zhì)量的自動定向并且從而允許工具機(jī)和/或工具自動地 進(jìn)行平衡。
在本體旋轉(zhuǎn)時如果其質(zhì)量不是旋轉(zhuǎn)對稱地分布的話，或者換言 之，如果旋轉(zhuǎn)軸線不穿過軸的和/或工具的重心延伸(靜態(tài)不平衡)或 者軸的和/或工具機(jī)的主慣性軸線相對于旋轉(zhuǎn)軸線(動態(tài)不平衡)傾斜 的話，可稱之為不平衡。加載離心力的所述至少一個平衡質(zhì)量在此力
求建立力的平衡，即補(bǔ)償作用到軸上的由不平衡導(dǎo)致的剪力。所述至 少一個平衡質(zhì)量相對于旋轉(zhuǎn)的軸和/或旋轉(zhuǎn)的工具的重心這樣定向，使 得在軸上產(chǎn)生補(bǔ)償力或平衡力，該補(bǔ)償力或者平衡力反作用于軸上的 作用在軸和/或工具的質(zhì)心中的基于不平衡的力。在使用多個平衡質(zhì)量 時，它們通常彼此具有一個角度，即彼此沿不同的徑向方向定向，使 得建立合成的補(bǔ)償力，該補(bǔ)償力在方向上和量值上反作用于由不平衡 導(dǎo)致的力。結(jié)果由軸、工具和平衡質(zhì)量構(gòu)成的總系統(tǒng)的質(zhì)心向著給定 旋轉(zhuǎn)軸線、即軸的縱向中間軸線的方向移動，因此改變振動。
最好所述至少一個平衡質(zhì)量、尤其是所有平衡質(zhì)量這樣設(shè)置在工 具機(jī)、尤其是軸上或者設(shè)置在工具上，使得它們不能或者僅可有限地 沿軸向方向移動。尤其是可通過在軸向方向上的一個可克服的(容易 的)壓緊力在軸或者工具與這個或這些平衡質(zhì)量之間實現(xiàn)用于將平衡 質(zhì)量置成旋轉(zhuǎn)必需的摩擦。
按本發(fā)明的一種優(yōu)選的進(jìn)一步方案提出，平衡質(zhì)量構(gòu)成為環(huán)形 盤。所述環(huán)形盤設(shè)有一個最好處于中間的開口，該開口優(yōu)選以有間隙 地接收所述軸，使得沿所有徑向方向的相對運動是可能的。在此，開 口的圓周邊緣同時限定平衡質(zhì)量沿徑向方向的最大偏移。也可使用一 個實心盤作為平衡質(zhì)量來代替環(huán)形盤，該實心盤不被軸穿過。但是在 這種構(gòu)型中必須保證，沿圓周方向的最大偏移例如通過(一個平衡質(zhì) 量殼體的)圓周壁來限定。該圓周壁在徑向內(nèi)部有徑向間隙地接收所 述盤，使得最好設(shè)置在工具端側(cè)上的盤可在圓周壁內(nèi)徑向自由地運 動。
附加地或者有選擇地，所述至少一個平衡質(zhì)量可以構(gòu)成為液體量 和/或顆粒量，其中液體量和/或顆粒量的最大的徑向偏移同樣必需被 限定，其方式最好是將液體量和/或顆粒量設(shè)置在一個在軸旋轉(zhuǎn)時被置 成旋轉(zhuǎn)的容器或者殼體內(nèi)。在此為了保證沿所有徑向方向的徑向運動
必須保證，容器的容積大于液體量和/或顆粒量的容積。
附加地或者有選擇地，所述至少一個平衡質(zhì)量構(gòu)成為球，所述球 沿所有徑向方向可運動地設(shè)置，其方式例如是將球接收在保持架或者 容器內(nèi)，該保持架或者容器同時在軸旋轉(zhuǎn)時限定球的最大的徑向偏 移。優(yōu)選在這種保持架或者容器內(nèi)容納至少兩個球，該保持架或容器 例如可以直接連接在軸上或者與軸無相對轉(zhuǎn)動地連接的構(gòu)件上或者 工具上。
在自動平衡裝置設(shè)置在工具機(jī)上的情況下，平衡裝置例如可以直 接設(shè)置在軸上，或者也可以集成到軸內(nèi)。附加地或者有選擇地，也可 考慮的是， 一個平衡裝置設(shè)置在用于固定工具的固定法蘭上和/或設(shè)置 在一個固定螺母上或者該固定螺母內(nèi)。
在所述至少一個可沿所有徑向方向移動的平衡質(zhì)量設(shè)置在工具
上的情況下，該平衡質(zhì)量最好設(shè)置在工具的至少一個端側(cè)上，其中所 述至少一個平衡質(zhì)量沿旋轉(zhuǎn)方向和徑向方向相對于工具可運動地設(shè)
置，所述工具可借助于工具機(jī)的軸置成旋轉(zhuǎn)。在此，最好平衡質(zhì)量沿 軸向方向的運動自由度至少是受限制的。
另外，本發(fā)明還涉及至少一個用于工具機(jī)或者工具的作為自動平 衡裝置的平衡質(zhì)量的應(yīng)用。


由優(yōu)選實施例的下述說明以及根據(jù)附圖得出本發(fā)明的其他的優(yōu) 點、特征和細(xì)節(jié)，其中
圖l示出一個裝配有工具的工具機(jī)的軸以及一個自動的平衡裝置 的示意圖，該平衡裝置具有兩個設(shè)置在工具的側(cè)部的環(huán)形盤，
圖2示出有選擇的平衡裝置的示意圖，其中兩個環(huán)盤形的平衡質(zhì) 量彼此緊鄰地設(shè)置在工具的背離軸的自由端的端側(cè)上，
圖3示出自動平衡裝置的有選擇的實施形式的示意圖，與圖2中示出的實施形式類似，其中平衡質(zhì)量設(shè)置在工具的向著軸的自由端的 端側(cè)上，
圖4示出自動平衡裝置的有選擇的實施形式的示意圖，其中平衡 質(zhì)量構(gòu)成為球，
圖5示出自動平衡裝置的另一實施形式的示意圖，其中唯一的平 衡質(zhì)量構(gòu)成為液體量，
圖6示出自動平衡裝置的有選擇的實施形式的示意圖，其中平衡 裝置直接設(shè)置在軸上，
圖7示出有選擇的平衡裝置的示意圖，其中平衡裝置集成到用于 固定工具的夾緊螺母內(nèi)，
圖8示出平衡裝置的另一實施形式的示意圖，其中自動平衡裝置 集成在用于固定工具的固定法蘭內(nèi)，
圖9示出自動平衡裝置的另一實施形式的示意圖，其中在用于固 定工具的固定法蘭和固定螺母內(nèi)分別設(shè)置了一個環(huán)盤形的平衡質(zhì)量。
具體實施例方式
在附圖中相同的構(gòu)件和具有相同功能的構(gòu)件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
在所有附圖中剖視地示出一個作為工具機(jī)l的角磨機(jī)，它具有一 個構(gòu)造為磨削盤的工具2。為了清楚起見，未示出軸的電驅(qū)動裝置。 工具2無相對轉(zhuǎn)動地設(shè)置在一個可旋轉(zhuǎn)的軸3 (主軸)上。在此
在圖1中為了清楚起見未示出為此設(shè)置的固定機(jī)構(gòu)。具有一第一平衡 質(zhì)量5和一第二平衡質(zhì)量6的自動平衡裝置4是工具2的一部分。兩 個平衡質(zhì)量5、 6分別設(shè)有一個中間的圓形開口 7、 8，所述圓形開口 被軸3以大的徑向間隙穿過。平衡裝置4的套管形的套筒(Nabe) 9 無相對轉(zhuǎn)動地配合在軸3上，在平衡質(zhì)量5、 6旋轉(zhuǎn)時，相應(yīng)的離心 力直接作用到該平衡裝置上，該離心力被直接傳遞到軸3上。兩個平衡質(zhì)量5、 6向著工具2的兩個端側(cè)10、 ll設(shè)置并且直接 靠觸在該工具上。為了防止平衡質(zhì)量5、 6的徑向移動，構(gòu)造有與套 筒9 一體構(gòu)成的限制盤12、 13，使得每個平衡質(zhì)量5、 6被接收在工 具2的一個端側(cè)10、 11與一個軸向?qū)χ玫南拗票P12、 13之間。在平 衡質(zhì)量5、 6與在軸向方向上鄰近的構(gòu)件之間存在一個小的摩擦接觸， 因此平衡質(zhì)量5、 6在軸3旋轉(zhuǎn)時同樣被置成旋轉(zhuǎn)。由此平衡質(zhì)量5、 6徑向向外運動并且在中心以其開口 7、 8的圓周邊緣直接靠觸在套筒 9上并且沿徑向方向?qū)⒘κ┘拥皆撎淄采?。由此?dǎo)致的補(bǔ)償力反作用 于由工具2中的不平衡物14引起的、作用到軸3上的力，因此總系 統(tǒng)的質(zhì)心至少近似地與軸3的旋轉(zhuǎn)軸線重合、也即移動并且因此減少 振動。換言之，平衡質(zhì)量5、 6是旋轉(zhuǎn)的總系統(tǒng)的一部分，該總系統(tǒng) 的質(zhì)心通過平衡質(zhì)量5、 6的定位來移動。
在圖2的實施例中，平衡質(zhì)量5、 6與工具2的背離軸3自由端 的端側(cè)10緊鄰地設(shè)置。平衡質(zhì)量5、 6沿軸向方向的運動通過限制盤 12以及工具2的端側(cè)10阻止，該工具又用端側(cè)11靠觸在外部的限制 盤13上。在本實施例中，由于套筒9被大間隙地接收在平衡質(zhì)量5、 6的開口7、 8中，因此平衡質(zhì)量5、 6可相對于軸3沿徑向方向以及
沿旋轉(zhuǎn)方向或者說圓周方向運動。
圖3的實施例基本上相應(yīng)于圖2的實施例，唯一的區(qū)別在于兩 個平衡質(zhì)量5、 6設(shè)置在工具2的向著被電機(jī)驅(qū)動的軸3自由端的端 側(cè)11上，其中，外部的平衡質(zhì)量5靠觸在外部的限制盤13上并且內(nèi) 部的平衡質(zhì)量6靠觸在工具2的端側(cè)11上。
在圖4的實施例中，自動的平衡裝置4也是可更換的工具2的一 部分，其中，平衡質(zhì)量5、 6、 15、 16不是被構(gòu)造為環(huán)形盤，而是被 構(gòu)造為球，所述球容納在一個具有外部的圓周壁18的圓柱形保持架 (Kafig) 17中。外部的圓周壁18限定平衡質(zhì)量5、 6、 15、 16沿徑
向方向的運動。這些球形的平衡質(zhì)量5、 6、 15、 16可在保持架17的 內(nèi)部自由運動。保持架17被軸3和套筒9穿過。在整個系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時， 這些球形的平衡質(zhì)量5、 6、 15、 16靠觸在圓周壁18上并且反作用于 由不平衡造成的剪力。
圖5實施例的基本結(jié)構(gòu)相應(yīng)于圖4的實施例，但是在環(huán)形的保持 架17的內(nèi)部設(shè)置一種構(gòu)成為液體量的平衡質(zhì)量5來取代球形的平衡 質(zhì)量5、 6、 15、 16，其體積小于保持架17的容積。圖5實施例中的 保持架17的容積小于圖4實施例中的保持架的容積，這通過一個中 心的填充環(huán)19實現(xiàn)。
在圖6的實施例中，自動平衡裝置4不是工具2的一部分而是工 具機(jī)l的一部分。自動平衡裝置4具有兩個圓形的平衡質(zhì)量5、 6,它 們分別具有一個中心的圓形開口 7、 8，軸3以徑向間隙接收在該開口 內(nèi)。平衡質(zhì)量5、 6又設(shè)置在一個與軸3無相對轉(zhuǎn)動地連接的保護(hù)殼 體20內(nèi)。保護(hù)殼體20直接靠觸在用于固定工具2的固定法蘭21上。 一個用于將工具2固定在固定法蘭21上的夾緊螺母22設(shè)置在工具2 的與固定法蘭21相反的端側(cè)11上。如由圖6可見的那樣，保護(hù)殼體 20用于限制平衡質(zhì)量5、 6沿軸向方向的運動，其中，微小的軸向運 動是可能的。只要這些平衡質(zhì)量5、 6之一靠觸在保護(hù)殼體20的徑向 壁上，則它在所述軸旋轉(zhuǎn)時也被置成旋轉(zhuǎn)并且因此徑向向外壓。
在圖7的實施例中，自動的平衡裝置也是工具機(jī)1的一部分。兩 個盤形的平衡質(zhì)量5、 6被接收在夾緊螺母22的內(nèi)部并且在軸向方向 上由該螺母固定。
圖8的實施例基本上相應(yīng)于圖7的實施例，但是其中平衡裝置4 是集成在固定法蘭21中的。
在圖9的實施例中，盤形的平衡質(zhì)量5、 6分布在夾緊螺母22和 固定法蘭21上，因此它們倆是自動的平衡裝置4的一部分。
權(quán)利要求
1.一種工具機(jī)(1)、尤其是電動工具機(jī)，具有一用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動一工具(2)的軸(3)，其特征在于該工具機(jī)(1)具有一自動的平衡裝置(4)，該平衡裝置具有一相對于該軸(3)可在所有徑向方向和在圓周方向上運動地設(shè)置的以及通過該軸的旋轉(zhuǎn)可被置成旋轉(zhuǎn)的第一平衡質(zhì)量(5、6、15、16)，該第一平衡質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時將一力沿徑向方向施加到該軸(3)上。
2. —種工具，它可設(shè)置在工具機(jī)、尤其是電動工具機(jī)的軸上， 其特征在于該工具(2)具有一自動的平衡裝置(4)，該平衡裝置 具有一相對于該軸(3)可在所有徑向方向和在圓周方向上運動地設(shè) 置的以及通過該軸的旋轉(zhuǎn)可被置成旋轉(zhuǎn)的第一平衡質(zhì)量(5、 6、 15、 16)，該第一平衡質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時將一力沿徑向方向施加到該軸(3) 上。
3. 按上述權(quán)利要求任一項所述的工具機(jī)或者工具，其特征在于 設(shè)置有至少一個相對于該軸(3)可在所有徑向方向和在圓周方向上 運動的第二平衡質(zhì)量(5、 6、 15、 16)，該第二平衡質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時將 一力沿徑向方向施加到該軸(3)上。
4. 按上述權(quán)利要求任一項所述的工具機(jī)或者工具，其特征在于 設(shè)置有用于防止平衡裝置(4)軸向移動的固定機(jī)構(gòu)(12、 13)。
5. 按上述權(quán)利要求任一項所述的工具機(jī)或者工具，其特征在于-所述第一和/或第二平衡質(zhì)量(5、 6、 15、 16)被構(gòu)造為環(huán)形盤。
6. 按上述權(quán)利要求任一項所述的工具機(jī)或者工具，其特征在于: 設(shè)置有容納在至少一個容器(17)內(nèi)的液體量和/或顆粒量作為平衡質(zhì) 量(5、 6、 15、 16)，其中該容器(17)的容積大于該液體量和/或顆 粒量的體積。
7. 按上述權(quán)利要求任一項所述的工具機(jī)或者工具，其特征在于: 所述第一和/或第二平衡質(zhì)量(5、 6、 15、 16)被構(gòu)造為球。
8. 按權(quán)利要求1所述的工具機(jī)，其特征在于該平衡裝置(4) 直接設(shè)置在軸(3)上。
9. 按權(quán)利要求1所述的工具機(jī)，其特征在于該平衡裝置(4) 是工具固定法蘭(21)和/或固定螺母(22)的部分。
10. —個第一和/或至少一個第二平衡質(zhì)量(5、 6、 15、 16)作為 工具機(jī)(1)的平衡裝置(4)和/或用于工具機(jī)(1)的工具(2)的平 衡裝置(4)的應(yīng)用，其中所述平衡質(zhì)量(5、 6、 15、 16)相對于工 具機(jī)(1)的軸(3)在所有徑向方向上設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工具機(jī)(1)和一種工具(2)。本發(fā)明提出，工具機(jī)(1)或者工具(2)具有一自動的平衡裝置(4)，該平衡裝置具有一相對于工具機(jī)(1)的軸(3)可在所有徑向方向和在圓周方向上運動地設(shè)置的以及通過軸(3)的旋轉(zhuǎn)可被置成旋轉(zhuǎn)的第一平衡質(zhì)量(5)，該第一平衡質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時將一力沿徑向方向施加到軸(3)上。
文檔編號B23Q3/00GK101176970SQ200710165749
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月6日
發(fā)明者J·毛特, J·維克, J·萊梅爾, K·屈斯佩特 申請人:羅伯特·博世有限公司