专利名称：干砌墙壁打磨器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及电动工具领域，特别是涉及一种用于打磨干砌墙壁(drywall)的装置。
背景技术：
本申请要求美国临时专利申请No.60/614189名称为“Drywall Sander”申请日为2004年9月29日和美国临时专利申请No.60/643058名称为“DrywallSander with Interchangeable Heads”申请日为2005年1月11日的优先权，这两篇文献全部被本文参引。
为了使干砌墙壁板之间的接头不可见以便使墙壁和天花板平滑，通常采用称为结缝料的混合物。首先，将结缝料过量地施加在接头上并使其干燥。其次，通过打磨器除去多余的结缝料。除去多余的结缝料通常是很困难并且是厌烦的。
通常，非机动的、手持的或杆状的打磨器用于除去结缝料是最普通的。然而，使用非机动的打磨器常常使用户疲劳和非常浪费时间。因此，非机动的、手持的或杆状的打磨器一般由机动的干砌墙壁打磨器代替，该机动的干砌墙壁打磨器包括旋转的打磨衬垫头。
尽管目前现有的机动干砌墙壁打磨器增大了除去混合物的速度，但是这样的打磨器受到限制。首先，当使用这样的打磨器时，与非机动打磨器相比，完成打磨工作所需的时间量实际上可能增加。例如，虽然通过使用机动打磨器而增加了混合物的除去速度，但是与该工作相关的总体时间可能并没有缩短，因为机动打磨器产生大量的灰尘，从而使得清理更困难，因此浪费时间。
目前已经采用了两种主要解决方案来减少与通过机动打磨器打磨干砌墙壁相关的清理时间。一种方案是通过将塑料板布置在覆盖通向静止区域的所有开口上来限制产生的灰尘，在该静止区域中不进行干砌墙壁加工。除了使工作区域与其它静止区域分离，将盒式风扇安放置在打开的窗口中，以便将灰尘吹至室外。该方案将大部分灰尘限制在进行打磨的房间内，但是用户还仍然要在该房间内进行大量清理。在替换中可选择的明显减少总清理量的第二方案是将灰尘收集系统连结在机动打磨器上，从而在除去干砌墙壁混合物时将打磨的干砌墙壁灰尘真空吸入灰尘收集容器中。
虽然利用具有灰尘收集系统的机动打磨器大大减少了灰尘量因此减少了所需的清理量，但是目前该打磨器的用户需要购买多种尺寸和类型的打磨器来完成单一工作。例如，用户可能需要杆状打磨器来到达天花板，但是希望使用手持打磨器来完成靠近地面的工作。而且，为了适应内部拐角的打磨，可能希望使用具有三角形头而不是圆形头的打磨器。因此，迫使用户购买多个打磨器，或者使用一个打磨器，但是因为一个打磨器受到接近的限制，该打磨器可能无法完成平滑区域的打磨。
因此，希望提供一种干砌墙壁打磨器系统，它能够调节长度以及收集灰尘和碎屑，该系统包括不同形状的可互换的打磨头，以便能够使用单个工具高效地方式打磨多种类型的区域。
发明内容
在本发明的第一方面，公开了一种包括动力单元的打磨器。该动力单元包括用于向打磨器提供旋转力矩的马达。打磨组件与动力单元操作地连接。伸缩支承臂组件与打磨组件和动力单元连接，用于支承打磨组件。伸缩支承臂组件包括第一支承臂，该第一支承臂带有第一端和第二端；以及第二支承臂，该第二支承臂带有第一端和第二端。第一支承臂的第一端可以与动力单元连接，而第二支承臂的第二端可以与打磨组件连接。而且，可伸缩(collapsible)驱动轴基本由伸缩支承臂组件包围。伸缩支承臂组件和可伸缩驱动轴使得伸缩组件的长度能够调节。
在本发明的还一方面，提供了一种包括动力单元的打磨器。该动力单元包括用于向打磨器提供旋转力矩的马达。还包括多个打磨头，各打磨头能够与动力单元连接。打磨器包括打磨头连接组件，用于使得该多个打磨头中的一个与动力单元连接。打磨头连接组件包括行星齿轮减速系统，用于使打磨器能够进行多种运动。行星齿轮减速系统的能力使打磨器能够进行多种运动因而允许打磨器能打磨多种类型区域。
在本发明的附加方面，公开了一种包括动力单元的打磨器。该动力单元包括用于向打磨器提供旋转力矩的马达。打磨器包括多个打磨头，各打磨头能够与动力单元连接。伸缩支承臂组件与多个打磨头中的一个以及动力单元连接，用于支承打磨头。伸缩支承臂组件可以包括第一支承臂和第二支承臂，其中，第一和第二支承臂基本环绕可伸缩驱动轴。而且，还包括打磨头连接组件，用于使多个打磨头中的一个与动力单元连接。打磨头连接组件包括行星齿轮减速系统，用于使打磨器能够进行多种运动。打磨头连接组件还包括打磨头连接适配器，用于使打磨头连接组件与多个打磨头中的一个进行连接。打磨头连接适配器允许打磨头能相对于打磨头连接组件进行枢轴转动。
应当理解，前述总体说明和下面的详细说明都只是示例性的，并不是对本发明的限定。包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图表示发明的实施例，并与总体说明一起用于解释本发明的原理。
本领域技术人员通过参考下面的附图将更好地理解本发明的多个优点，附图中图1是本发明实施例的电动干砌墙壁打磨器的等距视图，其中打磨器包括伸缩轴，该伸缩轴使得打磨器的长度可以调节；图2是图1的电动干砌墙壁打磨器的等距视图，其中伸缩轴处于伸长位置；图3是图1的电动干砌墙壁打磨器的剖视图，其中电动干砌墙壁打磨器包括可伸缩驱动轴；图4是本发明示例实施例的打磨头连接组件的局部等距仰视图，其中打磨头连接组件包括打磨头连接适配器；图5A是本发明示例实施例的行星齿轮减速系统的等距视图；图5B是图5A中所示的行星齿轮减速系统的分解图，其中行星齿轮减速系统包括带有太阳齿轮的轴以及包含于环形齿轮中的多个行星齿轮；图6A是本发明示例实施例的旋转打磨衬垫头的等距视图，其中该头包括具有齿的连接器，用于使该头与打磨头连接组件连接；图6B是本发明示例实施例的轨道打磨衬垫头的等距视图，其中该头包括具有齿的连接器，用于使该头与打磨头连接组件连接；图7是本发明示例实施例的电动干砌墙壁打磨器的局部等距视图，其中旋转头与打磨头连接组件连接；图8是本发明示例实施例的电动干砌墙壁打磨器的局部等距视图，其中轨道头与打磨头连接组件连接；图9是本发明示例实施例的打磨头连接组件的侧剖图，其中表示了没有安装打磨头的打磨头连接组件的部件的位置；图10是本发明示例实施例的打磨头连接组件的侧剖图，其中，打磨头与该组件啮合；以及图11是图10中所示的打磨头连接组件的正剖视图。
具体实施例方式
下面将详细介绍本发明的优选实施例，附图中表示了这些优选实施例的实例。
总体参考图1至11，这里提供了一种干砌墙壁打磨器，它包括伸缩支承臂组件并能够接收各种形状的可互换打磨头和提供各种运动。惯用的干砌墙壁打磨器包括能够以单一速度(例如每分钟两千转，2000rpm)旋转的旋转衬垫头。尽管这样的打磨头对于墙壁的大部分区域都能够很好地工作，但是进入拐角或边缘通常受到限制。例如，用户可能无法很容易地进入墙壁的拐角或边缘，从而使得这些表面与周围区域相比而不均匀。另外，用户可能需要打磨天花板部分以及相对靠近地面的区域。本发明提供了一种打磨器，它包括行星齿轮减速系统，该系统使打磨组件能进行不同的运动(例如旋转或沿轨道运动)。另外，公开的打磨器包括伸缩支承臂组件，从而使得用户能够调节轴的长度，因此，打磨器可以用作手持打磨器和杆式打磨器两种。
特别参考图1至3，这里提供了本发明示例实施例的干砌墙壁打磨器100，其中，打磨器100包括壳体102，用于基本包围干砌墙壁打磨器的动力单元。在本实施例中，干砌墙壁打磨器动力单元包括马达104，用于向干砌墙壁打磨器100提供旋转力矩；以及驱动轴，用于将马达104的旋转力矩传递给打磨组件108。例如，打磨组件108能够与不同形状的头连接，各头能够与动力单元操作地连接，用于除去结缝料(joint compound)。在示例实施例中，采用打磨头连接组件110用于使打磨头与动力单元连接。可以考虑采用多个驱动轴来将马达104产生的旋转力矩传递给打磨头。例如，由金属等形成的第一驱动轴106可以与马达104操作地连接。而能够伸缩的第二驱动轴114可以与第一驱动轴106机械地连接。该第二驱动轴114可以由重量轻的材料形成，以便减小干砌墙壁打磨器的重量，并可以使得伸缩支承臂组件112的长度伸长。另外，第三驱动轴可以与第二驱动轴114和打磨头连接组件110连接。如图1和2所示，使第二驱动轴与打磨头连接组件110连接的轴可以为柔性的或不规则的形状。
在本实施例中，伸缩支承臂组件112与打磨组件108和动力单元操作地连接，用于支承打磨组件108以及基本围绕伸向打磨组件108的第二或可伸缩驱动轴114。在该实施例中，伸缩支承臂组件112包括具有第一端和第二端118、120的第一支承臂以及具有第一端和第二端124、126的第二支承臂122，第一支承臂116的第一端118与动力单元操作地连接，而第二支承臂122的第二端126与打磨组件108操作地连接。因此，具有可伸缩驱动轴114的伸缩支承臂组件112使得伸缩组件的长度能够根据要打磨的工作表面进行调节。
在示例实施例中，如图3中所示，可伸缩驱动轴114通过可伸缩接头128而保持在伸缩支承臂组件112中。例如，可伸缩接头128为螺纹锁定轴环。可以考虑，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，除了可伸缩接头128还可以使用附加机构。在使用时，用户可以伸长(图2)或收回(图1)伸缩支承臂组件112，即通过松开可伸缩接头128，使得包括可伸缩驱动轴114的第一116和第二122支承臂伸长或收回至合适位置，然后通过拧紧可伸缩接头128将驱动轴114锁定就位。例如，用户可以使伸缩支承臂组件112完全伸长，以便打磨天花板，或者完全收回该轴组件112，以便用于较小或封闭的区域。因此，本发明的优点是，它提供给用户在一个装置中具有手持打磨器和杆式打磨器。再有，打磨器能够伸缩的能力使得打磨器更容易储存，因此与传统的不可调节杆式打磨器相比需要更少的空间。另外，运送成本也减小，因为可收回的打磨器可以在更小的盒中运送。
在优选实施例中，伸缩支承臂组件112由碳纤维管形成。使用碳纤维管使打磨器100的重量轻，因此能够减轻用户的疲劳。但是，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，伸缩组件112可以利用多种材料形成，包括塑料、玻璃纤维、金属、金属合金等。
根据电动干砌墙壁打磨器100的示例实施例，用户可以通过使用电源开关130控制由马达104向打磨组件108提供的动力。而且，在另外的实施例中，电动干砌墙壁打磨器可以装备有速度转盘(未示出)，从而可以控制打磨头的速度。
本领域普通技术人员应当理解，采用任意标准的通用马达都可以用于驱动本发明的干砌墙壁打磨器。在优选实施例中，马达104定位于干砌墙壁打磨器100的底部，以便减小用户的疲劳。此外，手柄132可以确定在动力单元壳体102中，用于提供用户抓握表面。
在另外的示例实施例中，打磨器100包括内置灰尘收集系统，以便在进行打磨时容纳干砌墙壁的灰尘，从而减少清理量。在本实施例中，内置灰尘收集真空软管134从打磨头沿伸缩支承臂组件112向下延伸。灰尘和碎屑可以最终沉积在灰尘袋、罐或容器内。在优选实施例中，确定在动力单元壳体102中的手柄132包括灰尘收集管，该灰尘收集管使得灰尘能够从伸缩支承臂组件112通向所要求的灰尘收集容器。在可选择实施例中，可以使用适配器135，以便使打磨器100可与各种湿/干真空机构和真空吸尘器连接，从而能够容纳灰尘，因此减少清理。
参考图1和4至11，干砌墙壁打磨器100的能力可适应各种尺寸的打磨头，并使打磨系统能进行多种类型的运动。在示例实施例中，如图1所示，干砌墙壁打磨器100的打磨系统108包括打磨头连接组件110，用于使打磨头与可伸缩驱动轴114连接，该可伸缩驱动轴114确定在伸缩支承臂组件112中，从而能够通过打磨器100进行多种类型的运动。
参考图4，提供了一种示例打磨头连接组件110，其中该组件110包括打磨头连接适配器136，用于允许打磨头相对于打磨头连接组件110进行枢轴转动。在示例实施例中，多个齿142确定在打磨头连接适配器136中。这些齿142可以与打磨头连接器146上的齿144对齐，从而使得该头能够相对于打磨头连接适配器布置在任意旋转位置。例如，图6A中表示了本发明示例实施例的圆形或旋转打磨衬垫头138，其中头138包括具有齿144的连接器146，用于使头138与打磨头连接组件110连接。也可选择，图6B表示了示例的矩形形状或轨道的打磨衬垫头140，它包括具有齿144的连接器146。在优选实施例中，在旋转头上的连接器的外径具有与轨道头连接器外径大约相同的尺寸和形状。存在具有大约相同的外径尺寸和形状的有齿连接器146使得该头能够很容易地与打磨头连接组件110互换。例如，为了从旋转打磨头转变成轨道打磨头，用户简单地将旋转打磨头与打磨头连接适配器脱开，然后连接轨道头。因此，不需要重新设置适配器或打磨头。另外，打磨头连接适配器136使得打磨组件有附加自由度。例如，在使用过程中，打磨头被偏压以返回至它的安装位置，但是该头设置成可相对于打磨头连接组件110枢轴转动大约正负45度，从而使用户更容易使用轨道打磨结构的打磨器。例如，用户并不需要在使用打磨器时直接站立与打磨器成一行。
在另一示例实施例中，包含在打磨头连接组件110中的打磨头连接适配器136可以包括压缩弹簧和至少一个杠杆，以便向该适配器136提供定心负载。另外，可以包括杠杆150，以便有助于将打磨头固定在打磨头连接组件110上。
在另一示例实施例中，打磨头连接组件110包括行星齿轮减速系统152，用于使打磨系统进行多种类型的运动。图5A和5B中表示了示例的行星齿轮减速系统152。在示例实施例中，行星齿轮减速系统152包括具有太阳齿轮的轴154以及包含在环形齿轮160中的多个行星齿轮158。而且，具有太阳齿轮156的轴154包括第一驱动部件162和第二驱动部件164。在该实施例中，太阳齿轮156由第一行星齿轮166、第二行星齿轮168和第三行星齿轮170环绕，各行星齿轮有螺纹，从而使行星齿轮能与环形齿轮160和太阳齿轮156配合。可以考虑，多个行星齿轮152可以通过布置在第二驱动部件164内的销而与环形齿轮160和第二驱动部件164连接。该设置使输出齿轮的轴线近似与输入齿轮的轴线等同。另外，使用三个行星齿轮代替一个行星齿轮将产生能够承受较大使用和应变的齿轮链。而且，所述结构提供了能够使打磨头进行旋转运动或轨道运动的行星齿轮减速系统。可以考虑，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以采用其它的齿轮结构。
在使用时，本发明形成两级行星齿轮系统。首先，采用包括太阳齿轮156的第一驱动部件162以合适速度(例如转速为6000rpm)驱动轨道打磨头140。例如，轨道打磨衬垫头可以包括偏心凹口，第一驱动部件驱动销，该销驱动偏心凹口以产生轨道运动。其次，第二驱动部件164由行星齿轮驱动，以便提供以合适速度(例如2000rpm)驱动旋转头138所需的速度。在一个实施例中，利用三比一的速度比，因此，太阳齿轮156以6000rpm旋转，以便驱动轨道打磨头40和第二驱动部件164以2000rpm速度转动，从而驱动旋转头138。
如图7所示，圆形打磨头138可以与打磨头连接组件110连接，以便旋转打磨。在可选择实施例中，如图8中所示，矩形形状或轨道打磨头140可以与打磨头连接组件140连接，以便进行轨道打磨。也可考虑，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以采用包括三角形的另外形状的头。
在示例实施例中，打磨头在打磨头连接组件110上的定位将由限定于打磨头上的连接器146的内径形状和尺寸确定。如前所述，连接器146的外径在形状和尺寸上可以与各打磨头上的近似相等，从而使适配器136和所要求的打磨头高效连接。相反，连接器146的内径的形状和尺寸可以根据打磨组件108将进行的运动的类型(例如旋转或轨道运动)而变化。例如，如图6A所示，在旋转或圆形形状打磨衬垫138上的连接器146的内径为圆形，且沿圆形的周边有多个齿。这些齿帮助使旋转形状打磨衬垫138相对于打磨头连接组件110定位，因此，行星齿轮减速系统152能对旋转打磨衬垫头138进行旋转运动。图9至11表示了旋转打磨衬垫头138相对于打磨头连接组件110的各个部件的定位。图9表示了没有安装打磨头的打磨头连接组件110。图10和11表示了具有与组件110连接的旋转打磨头138的打磨头连接组件110。另外，如图6B所示，布置在轨道打磨衬垫头140上的连接器146的内径也为圆形；但是，圆形的周边是平滑的，且延伸部分穿过圆的中心延伸。该结构使轨道打磨头140与行星齿轮减速系统152对齐，因此，打磨头连接组件使轨道打磨衬垫140进行轨道运动。
尽管本说明书介绍了用于除去干砌墙壁的打磨器，但是应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，该打磨器可以用于除去另外类型的材料，包括塑料、混凝土、木材等。
应当相信，通过前述说明可以理解本发明以及它的附加优点。还应当相信，在不脱离本发明的范围和精神的情况下或在不牺牲它的所有材料优点的情况下，可以在部件的尺寸、材料、形状、形式、功能、操作方式、装配和使用上进行各种变化。因此，前面所述只是本发明的示例实施例。
权利要求
1.一种打磨器，包括包括马达的动力单元；与动力单元连接的打磨组件；伸缩支承臂组件，其与打磨组件和动力单元连接，用于支承打磨组件，伸缩支承臂组件包括带有第一端和第二端的第一支承臂，以及带有第一端和第二端的第二支承臂，第一支承臂的第一端与动力单元连接，而第二支承臂的第二端与打磨组件连接；以及基本由伸缩支承臂组件围绕的可伸缩驱动轴，其中，伸缩支承臂组件和可伸缩驱动轴设置成使伸缩支承臂组件的长度能够调节。
2.根据权利要求1所述的打磨器，其中，所述可伸缩驱动轴通过可伸缩接头固定就位。
3.根据权利要求2所述的打磨器，其中，所述可伸缩接头为螺纹锁定轴环。
4.根据权利要求1所述的打磨器，其中，所述打磨组件能够与多种形状的打磨头连接。
5.根据权利要求1所述的打磨器，其中，所述打磨组件包括使打磨器进行多种类型运动的打磨头连接组件。
6.根据权利要求1所述的打磨器，其中，所述伸缩支承臂组件由碳纤维材料组成。
7.根据权利要求1所述的打磨器，还包括灰尘和碎屑收集组件，用于在操作过程中从打磨组件收集灰尘和碎屑。
8.一种打磨器，包括包括马达的动力单元；至少一个打磨头，至少一个打磨头的每一个打磨头能够与动力单元连接；以及打磨头连接组件，用于使至少一个打磨头中的一个与动力单元连接，打磨头连接组件包括行星齿轮减速系统，用于使至少一个打磨头进行多种类型的运动。
9.根据权利要求8所述的打磨器，其中，所述行星齿轮减速系统使至少一个打磨头进行旋转运动和轨道运动。
10.根据权利要求8所述的打磨器，其中，所述行星齿轮减速系统包括带有太阳齿轮的轴以及包含在环形齿轮中的多个行星齿轮。
11.根据权利要求10所述的打磨器，其中，所述轴和太阳齿轮包括第一驱动部件和第二驱动部件，采用第一驱动部件和太阳齿轮以使至少一个打磨头中的一个进行轨道运动，第二驱动部件由包含在环形齿轮中的多个行星齿轮驱动，且第二驱动部件使至少一个打磨头中的一个进行旋转运动。
12.根据权利要求8所述的打磨器，其中，所述至少一个打磨头包括轨道打磨头和旋转打磨头。
13.根据权利要求12所述的打磨器，其中，所述打磨器采用三比一的速度比，以驱动轨道打磨头和旋转打磨头，驱动轨道打磨头的速度是用于驱动旋转打磨头的速度的大约三倍。
14.根据权利要求8所述的打磨器，其中，所述打磨头连接组件包括打磨头连接适配器，用于将打磨头连接组件与至少一个打磨头中的一个连接，以使至少一个打磨头中的一个可相对于打磨头连接组件枢轴转动。
15.根据权利要求8所述的打磨器，还包括包含可伸缩驱动轴的伸缩支承臂组件，用于可调节打磨器的尺寸。
16.一种打磨器，包括包括马达的动力单元；至少一个打磨头，至少一个打磨头中的每一个打磨头能够与动力单元连接；伸缩支承臂组件，其与至少一个打磨头中的一个和动力单元连接，用于支承至少一个打磨头中的一个，伸缩支承臂组件包括第一支承臂和第二支承臂，第一支承臂和第二支承臂基本环绕可伸缩驱动轴；以及打磨头连接组件，用于将至少一个打磨头中的一个与动力单元连接，打磨头连接组件包括行星齿轮减速系统，用于使至少一个打磨头进行多种类型的运动；以及打磨头连接适配器，用于将打磨头连接组件与至少一个打磨头中的一个连接；其中，打磨头连接适配器使至少一个打磨头能相对于打磨头连接组件枢轴转动。
17.根据权利要求16所述的打磨器，其中，所述打磨头连接适配器使至少一个打磨头中的一个能相对于打磨头连接组件枢轴转动大约正负45度。
18.根据权利要求16所述的打磨器，其中，所述打磨头连接组件包括偏压机构和至少一个杠杆，用于定心打磨头连接组件的负载力。
19.根据权利要求16所述的打磨器，其中，所述偏压机构是压缩弹簧。
20.根据权利要求16所述的打磨器，其中，所述打磨头连接适配器包括多个齿，且至少一个打磨头包括连接器，该连接器包括与布置在适配器上的齿相对应的齿，使适配器能够单独与至少一个打磨头中的一个连接。
全文摘要
本发明提供了一种可调节的干砌墙壁打磨器，它能够进行多种类型的运动。在示例实施例中，打磨器包括带有马达的动力单元以及与动力单元连接的打磨组件。伸缩支承臂组件与打磨组件和动力单元连接，用于支承打磨组件。伸缩支承臂组件包括第一支承臂，该第一支承臂带有第一端和第二端；以及第二支承臂，该第二支承臂带有第一端和第二端。第一支承臂的第一端与动力单元连接，而第二支承臂的第二端与打磨组件连接。可伸缩驱动轴基本由伸缩支承臂组件围绕。伸缩支承臂组件和可伸缩驱动轴使得伸缩组件的长度能够调节。
文档编号B24B23/00GK101065217SQ200580040655
公开日2007年10月31日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者帕克斯顿·D·沃尔, 约翰·W·施内尔, 艾伦·菲利普斯 申请人:布莱克和戴克公司