地面抛光装置的制作方法

地面抛光装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年8月19日提交的美国临时专利申请no.62/888,847的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。


背景技术：

3.混凝土通常由于其坚固性和经济优越性而被用在住宅及商业应用的地面中。根据具体情况，混凝土可以是能够提供高光泽度的装饰的未完成品、部分完成品，或者完全完成品。
4.在仓库、工厂等地方，旋转驱动机器使用位于机器下侧的刷来对混凝土地面进行抛光，该机器在地面上来回移动以提供干净的表面。通常，抛光操作的效率取决于例如所需刷的种类(例如，不同的粒度值)、所需在地面上通过的次数、刷的清洁区域、刷操作的均匀性以及刷的耐用性中的任何一个或全部。
5.因此，期望在普通清洁机(如tennant或advance品牌的擦洗机)的正常操作范围内，使刷装置的基本均匀的地面处理的有效区域得到最大化。还期望使用耐用材料来提供均匀的操作和相对较高的材料去除能力，以最小化可能需要的通过次数和刷装置的数量。
附图说明
6.图1为现有技术的打磨刷的立体图。
7.图2a是地面部分的透视图，其中，一对具有分段有效区域的现有打磨刷已从该地面部分通过，并在中间处留下一条经较少处理的地面。
8.图2b为另一地面部分的透视图，其中，一对具有分段有效区域的现有打磨刷已从该地面部分通过，并在中间处留下一条经较少处理的地面。
9.图3为根据本发明原理的抛光装置的立体剖视图。
10.图4为根据本发明原理的抛光装置的局部立体图。
11.图5为地面部分的透视图，其中，根据本发明原理的一对抛光装置已从该地面部分通过，并提供了基本连续且均匀的有效处理区域。
12.图6为地面部分的俯视图，其中，一对抛光装置已进行过静态操作。
13.图7a-7e包括根据本发明原理的刀片部件的透视图和侧视图。
14.图8a-8e包括根据本发明原理的另一刀片部件的透视图和侧视图。
15.图9为根据本发明原理的底座部件的一部分的透视图。
具体实施方式
16.普通地面清洁机通常使用一对固定的交错构型的刷装置。通常将刷的位置设置成在该对刷的有效区域中提供重叠部分，并为机器提供更大的单个有效区域——对于许多地面机器来说，该构型对应于擦洗刷或清扫刷的最小重叠部分。
17.将普通地面清洁机用于更多应用中能够提供其固有效率。已经将打磨刷装置研发
成与普通地面擦洗机相兼容而同时提供新的功能。然而，不同的刷可能具有不同的有效区域，因而，针对一种类型的刷设计的机器可能会使得对于不同类型刷有效区域之间产生间隙。特别地，由于作用在刷上的力随着打磨性能的提升而增大，所以当各个尺寸相同的刷安装在地面抛光机上时，由于较大的力所产生的影响在刷区域的外部边缘处最为明显，因此提供具有与清扫刷或拖地刷相同有效区域的打磨刷是相对较为困难的。
18.一些打磨刷装置(例如图1中现有的打磨刷)使得打磨元件延伸至刷基座的覆盖区域之上或之外，以提供比基座更大的有效区域。然而，比如说，这种装置的外侧部分可能效率较低且不太均匀——随着打磨元件远离基座，基座所提供的直接支撑较少，并且刷的外侧部分可能会弯曲或抬起，从而导致沿着打磨元件的压力分布不均匀。在这种情况下，单个刷的操作均匀的有效区域被减少了。此外，参照图2a-2b，在一些机器中，一对在静止状态下具有平行于地面的重叠覆盖区域的有效刷区域b1和b2之间留有一条未处理的或明显处理较少的地面s。刷的材料去除性能越高，这种不一致的结果可能越明显。在这种情况下，可能需要在地面区域上通过更多次以获得均匀的结果。
19.根据本公开的原理，一种改进的抛光装置10在给定了刷安装座尺寸的打磨地面抛光应用中提供增加的操作有效区域。参照图3-4和图9，装置10包括圆形底座12，圆形底座12具有被保持在底座12的狭槽16内的多个刀片14。底座12具有可操作以接收旋转机器的驱动轴的内径18，该旋转机器包括自动地面机(未示出)。地面机可以是通常用于清洁混凝土地面的本领域公知的类型，其中底座的圆形面基本平行于地面定位。驱动轴可以在向底座施加大约150至200磅的总压力的同时，以大约125至200转/分钟的速度将运动传递至底座12。可以在低速、低压条件下使用装置10。不过也可以在遇到较高压力的高速应用中利用本文所公开的各种装置。例如，如有需要，本发明可以用于以125-1500转/分钟(rpm)范围内的转速和50-800磅/平方英寸(psi)范围内的压头压力运行的机器中。抛光装置10可以成对地以交错构型使用，这种成对的交错构型是这种地面机的典型构型。
20.底座12的直径约为6至20英寸，在一些实施例中，底座12由一种或多种耐腐蚀材料(例如塑料)制成，而同时仍具有足够的刚度，以在抛光装置10的操作条件下(例如本文公开的转速和压头压力范围)基本保持其形状。在一些实施例中，底座12包括复合材料。
21.狭槽16在底座12的底面17处开口。狭槽16从底座12的径向外边缘区域18径向地向内延伸。在一些实施例中，狭槽16沿着相等的径向长度延伸，并且相对于底座12的中心20在径向上相同地定位。狭槽16围绕底座12周向间隔开。在一些实施例中，狭槽16围绕底座12周向等距地间隔开。在一个示例性实施例中，底座12包括24个狭槽16，每个狭槽16具有相等的径向长度，每个狭槽16在径向上相同地定位在外边缘区域18与中心20之间。狭槽16接合刀片14，以相对于底座12可移除地固定刀片14。例如，在一些实施例中，沿着从底座12的底面17轴向向内的方向，狭槽16在周向方向上至少部分地变宽，以接收刀片14上相应的突出部28，从而至少在轴向方向和周向方向上将刀片14固定至底座12。利用这种构型，刀片14通过突出部28接合底座12，并且刀片14在狭槽16外部延伸超过底座12的底面17。在一些实施例中，狭槽16在其径向外端封闭，并且刀片14可以以已知方式径向地固定，例如通过卡扣配合、通过紧固件等。
22.底座12还包括从底面17延伸的变化的突出部29。在一些实施例中，变化的突出部29是成角度的脊，并且在一些这样的实施例中，突出部从一端沿直线延伸至另一端。变化的
突出部29至少部分地围绕狭槽16延伸，其中，脊29具有顶端91和底端92，相比于底端92，顶端91在轴向上延伸至更加远离底面17。脊29被定向成顶端91沿着狭槽16的径向外部定位。
23.每个刀片14包括接头端30、梯形主体32以及打磨端34。接片30、梯形主体32以及打磨端34中的每一个在其厚度上基本保持其形状。接头端30、梯形主体32和打磨端34的表面相互平行，并且在厚度相互对应的程度上是共面的。应当理解，接头端30、梯形主体32和打磨端34可以具有多种构型及材料。例如，在一些实施例中，接头端30、梯形主体32以及部分的打磨端34是由塑料制成的整体，并且如本文进一步公开的，打磨端34还包括具有不同材料(例如烧结有金刚石的金属)的部件。
24.接头端30具有大致矩形的形状，并且被构造为与其中一个狭槽16接合，以将相应的刀片14可拆卸地固定在底座12上。接头端30具有沿其中一个狭槽16延伸的顶部矩形部分42、相对的底部矩形部分44以及背离底座12的底面17轴向延伸的侧部矩形部分46、48。侧部矩形部分46、48横跨接头端30横向地间隔开。在一些实施例中，突出部28沿着接头端30的顶部矩形部分42分别以相反的方向向外延伸。因此，接头端30在顶部矩形部分42处较厚，并与相应的其中一个狭槽16的轴向向内且周向较宽的部分相接合。随着接头端30在底面17的轴向内侧固定到底座12上，梯形主体32和打磨端34在狭槽16的外侧远离底面17延伸。
25.梯形主体32的顶部基部52设置在接头端30的底部矩形部分44处。在一些实施例中，接头端30的底部矩形部分44与梯形主体32的顶部基部52重合。梯形主体32的底部基部54比顶部基部52更宽，底部基部54的每一端分别在横向上重叠并横向地延伸至顶部基部52的一端的外侧。底部基部54与顶部基部52在纵向方向上间隔开；即，当相应的刀片14在其中一个狭槽16中固定至底座12时，底部基部54与顶部基部52沿轴向间隔开。梯形主体32的腿部56和腿部58在顶部基部52的端部与底部基部54的端部之间分别沿直线延伸。随着相应的刀片14在其中一个狭槽16中固定至底座12，腿部56和腿部58在顶部基部52的端部与底部基部54的端部之间分别地延伸，其中腿部56和腿部58分别以相对的径向方向设置。在一些实施例中，梯形主体32具有大致等腰梯形的形状；即，平行的顶部基部52和底部基部54相对于彼此居中，并且腿部56和腿部58的长度相同且镜像地定向。
26.打磨元件34设置在梯形主体32的底部基部54处。打磨元件34具有大致矩形的形状，其具有纵向间隔开的顶部62和底部64以及横向间隔开的侧部66和侧部68。在一些实施例中，打磨元件34的顶部62与梯形主体32的底部基部54重合。在一些实施例中，接头端30，梯形主体32以及打磨元件34均沿纵向方向居中。
27.打磨元件34包括打磨部件70，打磨部件70从底部64的打磨壳体72中突出至其外侧。打磨部件70限定了与每个相应的刀片14的接头端30相对的纵向末端；即，当相应的刀片14在其中一个狭槽16中固定至底座12时，打磨部件70是相应的刀片14在轴向方向上距离底座12的底面17最远的部分。在一些实施例中，当刀片14分别在其中一个狭槽16中固定至底座12时，每个相应的打磨部件70在径向上延伸到至底座12的外侧。
28.在一些实施例中，打磨部件70包括相对刚性的基材，基材上粘附有研磨材料。研磨材料可以是金刚石或类似物。金刚石可以均匀分布在打磨部件70的外表面上。
29.根据本发明的原理，其中一个刀片的打磨端可具有多种构型，并且可以容纳多种打磨部件。参照图7a-7e，刀片114被构造成具有相对粗糙的磨砾特性，并且包括固定有打磨部件170的打磨端134。打磨端134和打磨部件170被构造成使得打磨部件170在打磨端134的
外侧具有相对较小的轴向突出。打磨壳体172限定有狭槽174，用于容纳除突出端176之外的打磨部件170的所有部分。打磨部件170可以用各种已知技术固定在打磨壳体172内，包括通过包覆成型技术。
30.参见图8a-8e，刀片214具有相对于图7所示的刀片114更细的磨粒特性，刀片214包括固定有打磨部件270的打磨端234。与刀片114及其打磨部件170(其中刀片114和刀片214的总覆盖区域尺寸相同)相比，打磨端234和打磨部件270被构造成使得打磨部件270中的更大部分被暴露出来。打磨壳体272相对于打磨壳体172较短，并且包括用于容纳打磨部件270的狭槽274，打磨部件270具有相对较大的突出端276。在一些实施例中，突出端276沿横向方向突出，其与位于狭槽274外侧的打磨壳体272的端部重叠。打磨部件270可以用各种已知技术固定在打磨壳体272内，包括通过包覆成型技术。打磨部件270可以在内侧端部包括t形横截面，以提供打磨部件270与打磨壳体272之间的额外接合。
31.应当理解，除非存在明确区分，否则本文对刀片14、114和214及其部件的描述是相互适用的。
32.在根据本发明原理的刀片14的一些实施例中，打磨元件34的接头端30，梯形主体32以及打磨外壳72由热塑性弹性体材料制成，比如hytrel材料。这些部件可以包覆成型在打磨部件70上。
33.在一些实施例中，打磨部件(包括例如刀片114的打磨部件170)包括混合有研磨材料的金属材料。在一些实施例中，金属是铜，研磨材料是金刚石。在这样的实施例中，金属可以是压缩的粉末金属。在一些实施例中，铜基配方的打磨部件170被冷压成所需的形状，并烧结有金刚石粘合材料。在一些实施例中，打磨部件的制造前金刚石含量为按重量计的大约15％至30％之间，在一个这样的实施例中，该含量为按重量计的22％。
34.在一些实施例中，打磨部件70包括孔80，以便在包覆成型过程中固定打磨部件。例如，可以通过用水射流切割打磨部件70来形成孔80。
35.可以对本发明的刀片14的金刚石粒度(例如200和400)进行配置，并且结合本发明的构型和材料，当与普通地面清洁机一起使用时，本发明的刀片14可以提供具有有效重叠区域的高效、均匀的操作。与现有的打磨部件相比，在刀片14的打磨部件70中包括铜和金刚石的抛光装置10能够将材料去除能力提高到四倍，该去除能力通过所花费的时间进行测量。
36.在一些实施例中，打磨部件270(包括例如刀片214的打磨部件270)包括混合有研磨材料的酚醛材料。在这样的实施例中，打磨部件270可以通过注塑成型而形成。在一些这样的实施例中，打磨部件的制造前的金刚石含量为按重量计的大约15％至30％之间，在一个这样的实施例中，该含量为按重量计的22％。
37.抛光装置10可以与使得每个装置以125-1500转/分钟范围内的转速和50-800磅/平方英寸范围内的压头压力运行的机器成对地一起操作。抛光装置10仅通过多个刀片14的打磨部件70与地面接触。抛光装置10可以交错排列，以使得各个抛光装置的区域相互重叠。
38.根据本发明的原理，刀片14的梯形主体32基本均匀地将压力从底座12传递至打磨部件70，包括打磨部件70中径向延伸至底座12外侧的位置。
39.在操作中，例如，由于刀片14的径向外侧部分的速度较高，抛光装置10的刀片14可能会受到不相等的弯曲力。根据本发明的原理，脊29变化地支撑刀片14以防止弯曲，其中脊
29的较大的部分(顶端91)设置在狭槽16的径向外侧部分，从而变化地减小刀片14的有效可弯曲高度。通过对刀片14的径向外侧部分的这种额外的支撑，刀片14上所受到的有效弯曲力可以是基本均匀的，其中根据刀片的材料及和尺寸以及机器的期望操作设置来配置脊的尺寸。
40.根据本发明的原理，在一些实施例中，抛光装置10在刀片14中结合有梯形主体32并在底座12中结合有脊29。
41.装置10在单独与常规地面机一起使用或者以多种构型与常规地面机一起使用时，可以提供基本连续且均匀的打磨性能。图5示出了在与图1-2所示的现有打磨刷处理地面时基本相同的操作条件下，利用根据本发明原理的一对装置处理过的地面部分，所述操作条件包括转速、压力、安装尺寸、安装位置、地面类型以及环境。图6通过具有根据本发明原理的一对装置的地面机器在上述相同条件下的静态操作结果示出了图5中所使用的一对刷的有效区域相互重叠，从而使得装置10提供连续且均匀的有效区域。
42.以说明性方式对本发明进行了描述，应当理解的是，所使用的术语旨在说明而非限制。本文所使用的“基本上”意味着尺寸、持续时间、形状或其他形容词可能由于物理缺陷、电源中断、加工或其他制造过程中的变化等而与所描述的略有不同。根据上述教导，可能存在本公开的许多修改和变型，并且本公开可以以不同于具体描述的方式来实施。