专利名称：随机轨道式打磨机的制作方法
背景技术：
众所周知，典型的随机轨道式打磨机包括一个带有保护罩并适于安装在手动操作外壳内的气动马达和一个用于相对于马达保护罩旋转而由上轴承和下轴承支承的被平衡的马达轴；马达轴上安装有用于将马达轴连接到砂片或砂盘上的轴承。
已知通常所说的现有类型的打磨机由于在使用过程中灰尘颗粒的进入，常会发生轴承故障。在这种情况下，马达轴的下支承轴承由于在使用中直接暴露在充满灰尘或砂粒的环境中以及马达每次停止时饱含灰尘的空气有瞬间被向上吸入到马达内部的趋势，而特别易于发生故障。而已知马达的上支承轴承由于它整个地安装在打磨机外壳的范围内而通常与灰尘隔绝，因此具有相当长的有效操作寿命。
还没有已知的装置被采纳而用于密封马达轴的下支承轴承以防止灰尘颗粒的进入，从而因此造成的这些轴承的故障极大地降低了随机轨道式打磨机的有效操作寿命，特别是当使用在产生大量研磨灰尘颗粒的环境中时。
还已知安装有用于将驱动轴连接到砂片或砂盘上的轴承的马达轴，由于研磨灰尘颗粒的进入易于发生故障，并且在美国专利4,854,085中描述了一种用于这类轴承的防尘密封。然而，这种防尘密封的缺点是由多个部分构成。
发明内容
本发明涉及特别适用于随机轨道式打磨机的密封轴承的密封，用来防止灰尘颗粒的侵入，否则灰尘颗粒的进入将缩短这类打磨机的使用寿命。
这里说明了两种独特形式的防尘密封，其中第一种密封特别适用于形成一个防止灰尘进入下轴承的密封，该下轴承用于安装相对于马达保护罩旋转的马达轴；第二种密封特别适用于形成一个防止灰尘进入马达轴的密封，该马达轴上安装有用于将马达轴连接到要驱动的砂片或砂盘上的轴承。
在第一种密封中设置有一个可变形的毡垫，该毡垫用作马达轴和马达保护罩的下端面板或轴承支承板之间的过渡和密封接合，和一个圆盖，该圆盖适于压紧在轴承支承板上以便于在打磨机外可内安装马达保护罩，因此圆盖用于将毡垫的外缘表面压紧以便和支承板密封接合。毡垫有其自身的中心孔或直通孔，其大小适合于与马达轴的柱状、径向朝外的表面形成一个旋转滑动密封，并优选地适合为具有一个内缘表面，该内缘表面置于与马达轴的面向轴向、径向环状延伸的表面密封接合，以便于在马达保护罩内安装马达轴。毡垫优选为具有空气透气性，以便允许从马达中漏出的加压空气穿过下轴承流动以实现冷却的目的。
在第二种密封中，设有一个可弹性变形的密封圈，该密封圈具有一个径向朝外的外缘表面，该外缘表面适合于定位以便与马达轴的径向朝内的表面密封接合；一个相邻分散的面向轴向的表面，该表面适用于定位以便与马达轴的支承轴承的外圈密封接合；第一可弹性变形的环形唇，设计为从密封环沿径向向内突出，用作与平衡轴承的轴的径向朝外的柱状表面旋转滑动接合，该平衡轴承的轴形成连接砂片或砂盘的部分；第二可弹性变形的环形唇，设计为从密封环沿轴向突出，用作与平衡轴承的轴的面向轴向、径向延伸的表面旋转滑动接合。
图1是本发明的手动操作的气动打磨机分解外壳部分后的透视图。
图2是除去安装台座或锁紧环的马达和平衡器组件的放大的侧面正视图。
图3是图2中大体沿线3-3剖开的放大的剖视图，在未夹紧部分说明了安装环。
图4是说明在夹紧位置的安装环的局部视图。
图5是说明平衡器组件的部件的分解透视图。
图6是上轴承密封防尘盖的剖视图。
图7是上轴承密封防尘盖的俯视图。
图8是上轴承密封垫的俯视图。
图9是上轴承密封垫的侧面正视图。
图10是下轴承柔性环密封的放大的剖面视图。
图11是下轴承的环密封的俯视图。
具体实施例方式
首先参照图1，其中随机轨道式打磨机被指定为10，如图所示大体上包括手动操作外壳12，该外壳确定了一个向下开口的空腔14，该空腔大小适合于在其内容纳一个马达16，该马达由一个锁紧环或安装环18用螺纹固定到外壳上；并且包括一个被平衡的马达传动轴20；和一个用于安装相对马达轴作轨道运动的砂片或砂盘24的联接器22。
马达16如图1至3所示，通常包括一个由上端面板和下端面板或上、下轴承支承板26和28限定的保护罩，该保护罩上有用于安装上轴承和下轴承30、32的向上和向下的凹槽26a和28a，所述上轴承和下轴承用来支承马达轴20绕第一轴线20a旋转，和一个环形侧壁36，该侧壁与端面板一起围成马达腔38用来容纳大量的转子叶片40以绕马达轴旋转。凹槽28a由柱状侧壁28b沿径向围成，所述侧壁28b具有一个向外的柱状侧壁表面28c和一个面向轴向的环状端壁表面28d。端面板28也提供了一个从侧壁表面28c向外延伸的面向轴向的环形表面28e。
轴承30和32分别由内圈30a，32a和外圈30b，32b及多个滚珠和滚柱零件30c和32c构成。腔体38布置为用于经由阀控制的外壳进口通道42和腔体进口44与在压力下的流体如空气的合适源相通的流动，以及经由腔体出口(未示)和外壳的流出通道46相通流动。
马达轴20被适当地固定以便关于内圈30a和32a进行旋转，并由卡环固定器50保持在关于端面板26和28及侧壁36的装配位置中。
马达轴20在图3和图5中作了详细的说明。如图所示，马达轴20有一个扩大的下端52，该下端52包括了一个轴的平衡重54并限定了一个向下开口的柱状空腔或腔体56。在图3中空腔56成阶梯状以限定一个柱状的内凹槽表面56a和一个径向变大的柱状外凹槽表面56b，该外凹槽表面56b中有一个环状凹槽58用来安装一个卡环固定器58a。
联接器22在图3中作了详细描述，它包括一个由内圈和外圈60a和60b构成的轴承60、滚珠或滚柱零件60c、及一个平衡轴承轴62，该轴62由内轴承圈60a支承用来关于与马达轴轴线20a平行布置的第二轴线62a旋转。
轴承外圈60b的大小适合在腔体的凹槽表面56a内滑动配合，并优选为通过合适的粘合剂保持在那里。平衡轴承轴62优选为在内圈60a里压紧配合，如果需要可用合适的粘合剂如Loctite粘合在那里。砂片24可以适当地、可拆除地固定到平衡轴承轴62上，比如通过图中没有标出的夹持器用螺纹固定在与轴线62a成一直线的轴的开孔64中。
平衡轴62被示为具有一个朝外的柱状表面62b和一个面向轴向的环形表面62c，这两个表面由一个扩大的头部62d所限定。
至此描述了具有已知结构的打磨机，例如由美国专利4,854,085和5,538,086作了一般性的描述。
根据本发明，不同于传统的轨道式打磨机，为了阻止灰尘颗粒进入马达轴下支承轴承32提供了第一个密封70，为了阻止灰尘颗粒进入安装有轴承60的马达轴提供了第二个密封。
密封70在图3至9中描述为两部分结构，包括一个优选由100％聚酯毛毡材料构成的可变形的垫圈74和一个优选由尼龙材料构成的圆盖76。垫圈74优选是透气性的以便允许从马达腔38漏出的加压空气穿过轴承32流动以达到冷却的目的。
垫圈74应有这样尺寸它的外直径足够大以便提供一个轴向面向密封表面78的环形，用于与轴承凹槽28a的径向朝外的下端面板28的端壁表面28d配合；它的内直径是这样的，提供一个径向朝内的边缘表面82，布置为与马达轴的径向朝外的柱状表面84旋转滑动接合。在这样形成的情况下，垫圈74有一个平的垫环部分，该垫环部分有相对的环形密封表面78和夹紧表面86，这两个表面基本上相互平行。在这种结构中，端壁表面28d成为密封表面且端面板的环形表面28e成为夹紧表面。
在所示的结构中，沿柱状表面84径向延伸的马达轴下端52的面向轴向的表面52a绕轴20a以小于360°的角度环形延伸，这是由于受轴20a和第二轴62a之间的可利用的距离的限制。然而，如果空间允许的话，优选为贯穿360°延伸表面52a，以便在表面52a和垫圈夹紧表面86之间提供一个更好的环形密封。
圆盖76在图3至7中详细描述，它包括一个径向延伸的环状凸缘部分88，一个布置为从部分88的内边缘径向悬垂下来的柱状部分90，和一个布置为从部分90的下边缘径向朝内突出的环形凸缘部分92。凸缘部分88有相对的且基本平行的第一和第二环形盖夹紧面88a和88b，其大小适合为从端面板侧壁表面28c径向向外延伸用来与端面板28的面向轴向的外侧环形夹紧表面28e和由锁紧环18支承的O-型圈94接合。柱状部分90有一个径向朝内的表面90a，其大小适合为由端面板侧壁表面28c可滑动地支承。圆盖凸缘部分92提供了第三夹紧表面92a。
参照图1和3可以看出，为了安装马达将锁紧环18和外壳12用螺纹连接时，O-型圈94适合于第二圆盖夹紧表面88b形成夹紧接合，以便将第一圆盖夹紧表面88a夹紧到端面板的夹紧表面28e上，结果是把第三圆盖夹紧表面向上拉以便与垫圈的夹紧表面86夹紧接合，并把垫圈的定标表面78压紧以便与端面板的端面板的端壁表面28d定标接合。在附图的布置结构中显示，当锁紧环18用螺纹锁紧到外壳12且表面78也置于与轴承外圈32b下端的紧密密封接合中时，外圈32b的下端稍微从凹槽28a突出以超出端面板的端壁表面28d，结果，垫圈74被挤压变形，如图3和4所示。通过这种结构，垫圈74用作端面板28和马达轴20之间的过渡且形成了一个防尘密封来阻止灰尘颗粒进入下轴承32。
在打磨机10的操作期间，加压空气趋于从马达腔体38中通过由下端面板28和马达轴20形成的环形通道泄漏，且由于垫圈74的空气透气性，使加压空气沿轴承32的轴向流动来冷却这个轴承。每当马达16停止时垫圈74也允许空气通过轴承32的反方向流动，并阻止了灰尘进入到轴承里，如没有这样的垫圈，灰尘将进入轴承。
第二个密封72优选的形式是，由抗高温、化学稳定、抗磨损的材料如70硬羰化睛(70 duro-carboxyladed nitrile)材料制造的弹性可变形的圆环与平衡轴承轴的表面62b和62c一起形成密封面。
密封环由一个径向延伸的环形凸缘96，一个径向向内伸出的柔性环状的第一密封唇98和一个轴向伸出的柔性环状的第二密封唇100所限定。如在图3中详细标明的，密封环的元件有这样的尺寸，为了在轴承60内放置平衡轴，第一密封唇98是可弹性变形的用来与平衡轴表面62b旋转密封接合并且第二密封唇是可变形的用来与平衡轴表面62c旋转密封接合。同时，也应明白凸缘96的厚度和直径应是这样的，固定器58a的安装用于夹紧凸缘部分96使之与轴承外圈60b的环形下表面60d密封接合，且优选使凸缘部分弹性变形从而足以使它的径向朝外的边缘表面102压紧而与在外圈60b和固定器58a之间的凹槽表面56b密封接合。
利用这种结构，密封环作为平衡轴承轴62和马达轴20的连接桥梁且形成一个防尘密封来阻止灰尘颗粒进入附加轴承60的内部。
权利要求
1.一种随机轨道式打磨机，包括一个手动操作外壳，具有一个向下开口的腔体和与所述腔体相通的加压流体进口和流体出口；一个加压流体操作的马达，包括一个安装在所述腔体内的马达保护罩和一个被平衡的马达轴，该马达轴从所述保护罩悬垂下来并且由上、下保护罩的装配轴承支承用于绕第一轴线从动旋转，易于把加压流体从所述腔体引入所述保护罩；第一密封装置，在所述马达轴和所述保护罩之间过渡连接，为所述下轴承提供一个防尘密封；联接装置，将砂片驱动地连接到所述马达轴上用以绕基本平行于所述第一轴线的第二轴线旋转，所述联接装置包括一个附加轴承和一个由所述附加轴承支承来围绕所述第二轴线旋转的平衡轴承轴；和第二密封装置，在所述平衡轴承轴和所述马达轴之间过渡连接，为所述附加轴承提供一个防尘密封。
2.根据权利要求1的打磨机，其特征在于，所述保护罩包括一个端面板，该端面板具有一个面向轴向的环状夹紧面和一个围成凹槽来容纳所述下轴承的圆柱形的侧壁部分，所述侧壁部分有一个面向轴向的环状端壁密封面；所述马达轴有一个径向朝外的圆柱形密封面；所述第一密封装置包括一个可变形的密封垫圈，该密封垫圈具有一个布置为与所述马达轴的所述柱状密封面旋转密封接合的径向朝内的环状边缘表面和一个具有轴向相对的环状垫圈密封面和夹紧面的外部环形垫环部分，以及一个用于将所述垫圈密封面夹紧到所述端面板的所述端壁密封面的圆盖，所述圆盖有一个径向朝外的环状凸缘，该凸缘具有轴向相对的第一和第二圆盖夹紧面，和一个径向朝内的环状凸缘，该凸缘具有一个面向轴向的第三环状圆盖夹紧面，并且夹紧装置与所述第二圆盖夹紧面接合，用于将所述第一圆盖夹紧面夹紧到所述端面板的所述夹紧表面上、并将所述第三圆盖夹紧面置于与所述垫圈夹紧面的夹紧接合中以及将所述垫圈密封面与所述端面板的所述端壁密封表面密封接合。
3.根据权利要求2的打磨机，其特征在于，所述夹紧装置还用于将所述马达保护罩保持在所述腔体内。
4.根据权利要求2的打磨机，其特征在于，所述下轴承分别包括固定于所述保护罩和马达轴的内圈和外圈，且所述外圈有一个从所述端面板的所述凹槽向外伸出的超出所述端壁密封表面的部分，并且所述垫圈的密封表面与所述外圈的该部分密封地接合。
5.根据权利要求4的打磨机，其特征在于，所述夹紧装置还用于将所述马达保护罩保持在所述腔体内。
6.根据权利要求2的打磨机，其特征在于，所述马达轴限定一个向下开口的凹槽来容纳所述附加轴承且该凹槽由一个固定器容纳凹槽所限定，所述马达轴的所述轴承容纳凹槽限定一个径向朝内的柱状密封面，该密封面在所述固定器容纳凹槽的轴向向内布置，所述附加轴承包括一个外圈和一个内圈，所述附加轴承的所述外圈被固定在所述马达轴的所述轴承容纳凹槽内且限定一个面向轴向的夹紧表面，所述平衡轴承轴被固定在所述附加轴承的所述内圈上且有一个径向朝外的柱状密封表面和一个面向轴向的环形密封面，所述第二密封装置包括一个可弹性变形的密封环，所述密封环有一个径向延伸的环形凸缘部分，一个与所述凸缘部分相连的径向向内突出的第一环形密封唇和一个与所述凸缘部分相连的轴向突出的第二环形密封唇，和一个可插入到所述固定器容纳凹槽中的固定器并且该固定器与所述附加轴承的所述外圈的所述夹紧表面一起作用以便弹性变形地夹紧所述密封环的所述凸缘部分，并且保持所述第一和第二密封唇分别与所述平衡轴承轴的所述柱状密封表面和面向轴向的密封表面可弹性变形的接合。
7.根据权利要求6的打磨机，其特征在于，所述马达轴的所述凹槽限定一个向外的柱状表面，该柱状表面布置为沿轴向在所述固定器容纳凹槽和所述附加轴承的所述外圈的所述夹紧表面中间，并且所述密封环的所述凸缘有一个径向朝外的边缘表面，该边缘表面的大小可以扩展到与所述凹槽的所述柱状表面密封接合，易于在所述附加轴承的所述外圈的所述夹紧表面和所述固定器之间夹紧所述环的凸缘部分。
8.一种打磨机，包括一个手动操作外壳，具有一个向下开口的腔体和与所述腔体相通的加压流体进口和流体出口；一个加压流体操作的马达，包括一个安装在所述腔体内的马达保护罩和一个被平衡的马达轴，该马达轴从所述保护罩悬垂下来并且由上、下保护罩的装配轴承支承用于绕第一轴线从动旋转，易于把加压流体从所述腔体引入所述保护罩；第一密封装置，在所述马达轴和所述保护罩之间过渡连接，为所述下轴承提供一个防尘密封；联接装置，将砂片驱动地连接到所述马达轴上用以绕基本平行于所述第一轴线的第二轴线旋转，所述保护罩包括一个端面板，该端面板具有一个面向轴向的环状夹紧面和一个围成凹槽来容纳所述下轴承的圆柱形的侧壁部分，所述侧壁部分有一个面向轴向的环状端壁密封面；所述马达轴有一个径向朝外的圆柱形密封面；所述第一密封装置包括一个可变形的密封垫圈，该密封垫圈具有一个布置为与所述马达轴的所述柱状密封面旋转密封接合的径向朝内的环状边缘表面和一个具有轴向相对的环状垫圈密封面和夹紧面的外部环形垫环部分，以及一个用于将所述垫圈密封面夹紧到所述端面板的所述端壁密封面的圆盖，所述圆盖有一个径向朝外的环状凸缘，该凸缘具有轴向相对的第一和第二圆盖夹紧面，和一个径向朝内的环状凸缘，该凸缘具有一个面向轴向的第三环状圆盖夹紧面，并且夹紧装置与所述第二圆盖夹紧面接合，用于将所述第一圆盖夹紧面夹紧到所述端面板的所述夹紧表面上、并将所述第三圆盖夹紧面置于与所述垫圈夹紧面的夹紧接合中以及将所述垫圈密封面与所述端面板的所述端壁密封表面密封接合。
9.根据权利要求8的打磨机，其特征在于，所述夹紧装置还用于将所述马达保护罩保持在所述腔体内。
10.根据权利要求8的打磨机，其特征在于，所述下轴承分别包括固定于所述保护罩和马达轴的内圈和外圈，且所述外圈有一个从所述端面板的所述凹槽向外伸出的超出所述端壁密封表面的部分，并且所述垫圈的密封表面与所述外圈的该部分密封地接合。
11.根据权利要求10的打磨机，其特征在于，所述夹紧装置还用于将所述马达保护罩保持在所述腔体内。
12.一种打磨机，包括一个手动操作外壳，具有一个向下开口的腔体和与所述腔体相通的加压流体进口和流体出口；一个加压流体操作的马达，包括一个安装在所述腔体内的马达保护罩和一个被平衡的马达轴，该马达轴从所述保护罩悬垂下来并且由上、下保护罩的装配轴承支承用于绕第一轴线从动旋转，易于把加压流体从所述腔体引入所述保护罩；联接装置，将砂片驱动地连接到所述马达轴上用以绕基本平行于所述第一轴线的第二轴线旋转，所述联接装置包括一个附加轴承和一个由所述附加轴承支承来围绕所述第二轴线旋转的平衡轴承轴；和密封装置，在所述平衡轴承轴和所述马达轴之间过渡连接，为所述附加轴承提供一个防尘密封，所述马达轴限定一个向下开口的凹槽来容纳所述附加轴承且该凹槽由一个固定器容纳凹槽所限定，所述马达轴的所述轴承容纳凹槽限定一个径向朝内的柱状密封面，该密封面在所述固定器容纳凹槽的轴向向内布置，所述附加轴承包括一个外圈和一个内圈，所述附加轴承的所述外圈被固定在所述马达轴的所述轴承容纳凹槽内且限定一个面向轴向的夹紧表面，所述平衡轴承轴被固定在所述附加轴承的所述内圈上且有一个径向朝外的柱状密封表面和一个面向轴向的环形密封面，所述密封装置包括一个可弹性变形的密封环，所述密封环有一个径向延伸的环形凸缘部分，一个与所述凸缘部分相连的径向向内突出的第一环形密封唇和一个与所述凸缘部分相连的轴向突出的第二环形密封唇，和一个可插入到所述固定器容纳凹槽中的固定器并且该固定器与所述附加轴承的所述外圈的所述夹紧表面一起作用以便弹性变形地夹紧所述密封环的所述凸缘部分，并且保持所述第一和第二密封唇分别与所述平衡轴承轴的所述柱状密封表面和面向轴向的密封表面可弹性变形的接合。
13.根据权利要求12的打磨机，其特征在于，所述马达轴的所述凹槽限定一个向外的柱状表面，该柱状表面布置为沿轴向在所述固定器容纳凹槽和所述附加轴承的所述外圈的所述夹紧表面中间，并且所述密封环的所述凸缘有一个径向朝外的边缘表面，该边缘表面的大小可以扩展到与所述凹槽的所述柱状表面密封接合，易于在所述附加轴承的所述外圈的所述夹紧表面和所述固定器之间夹紧所述环的凸缘部分。
全文摘要
揭示了一种气动操作的、随机轨道式打磨机，它具有一个适用于阻止灰尘进入无防护的或马达轴的下支承轴承的上密封和一个适用于阻止灰尘进入安装有轴承的马达轴的下密封，该马达轴上的轴承用于将马达轴连接到砂片或砂盘。
文档编号B24B55/00GK1502444SQ20031011798
公开日2004年6月9日 申请日期2003年11月26日 优先权日2002年11月26日
发明者理查德·A·赫德尔博格, 布赖恩·D·德克尔, D 德克尔, 理查德 A 赫德尔博格 申请人:戴纳布莱德公司