低振动打磨机的制作方法

专利名称:低振动打磨机的制作方法
技术领域：
本说明书涉及振动衰减，特别地，涉及一种具有柔性顶部手柄的低振动打磨机。
背景技术：
动力工具和其他动力设备能在运行过程中产生相当大的振动。动力工具，例如，包括往复和/或旋转部分，例如，电机、风机叶片、钻头(bits)、轮盘以及皮带，其能使工具在 运行过程中振动。握住所述工具的操作员会因为工具的振动而能够疲劳、劳苦或受伤。
展示在运行过程中振动的动力工具的一个例子是一种任意轨道的打磨机，其能用 于希望获得没有刮擦和旋转痕迹的光滑表面的各种应用中。这些应用一般包括木材加工应 用，例如家具建造或车体修理应用，仅列举很少几个。
任意轨道的打磨机一般包括机床工作台(platen)，其由电机驱动的转轴旋转驱 动。所述机床工作台一般由偏心地安装在驱动转轴上的能够自由旋转的轴承驱动。驱动转 轴的旋转使机床工作台围绕所述驱动转轴运转，同时轴承内的摩擦力以及连接到所述机床 工作台的打磨圆盘上的可变载荷会使机床工作台还围绕所述偏心轴承旋转，因此将“任意 的”轨道运动传送到所述机床工作台。该任意轨道的打磨机通常还包括风机构件，其由电机 的输出轴驱动。该风机构件适合于通过形成在所述机床工作台中的开口将由打磨动作产生 的灰尘和碎屑向上吸并且进入到过滤器或其他类似的灰尘收集容器中。
一个现有技术的任意轨道的打磨机公开于美国专利申请序列号为11/103,928 中，其整个公开内容全部以参考的方式结合于此。在上下文中，描述任意轨道的打磨机 的'928应用的较短的一部分在此得以重复。参考图9，任意轨道的打磨机10—般包括壳 体12，该壳体12包括在其下端的双件的上部壳体部分13以及双件的护罩14。灰尘罐16被 可移除地连接到护罩14，用于收集由在使用打磨机的过程中产生的灰尘和其他粒子物质。 具有能够释放地粘结到一件砂纸19的机床工作台18布置在护罩14的下面。机床工作台 18适合于通过布置在上部壳体13内的电机受到旋转驱动并且处于任意的轨道型式中。电 机(示于图10)通过合适的打开/关闭开关20得以打开和关闭，其中所述打开/关闭开关 20能够在抓紧打磨机的上端部22时通过一只手的手指容易地得以控制。上端部还包括周 向形成的开口 26，该开口 26与电源线能穿过延伸的开关20的开口相对。
护罩14能被旋转地耦接到上部壳体部分13以使护罩14，因此灰尘罐16的位置， 能为了操作员的操作得以调节。护罩部分14还包括多个开口 28(在图9中仅能看到其中 的一个)，通过这些开口 28，打磨机内由电机驱动的冷却风扇能吸入到壳体12的内部区域 并且沿着壳体12的内部区域排出空气以帮助冷却电机。
现在参考图10，电机能被看到并且被一般由附图标记30表示。电机30包括具有 与其有关的输出轴34的电枢32。输出轴或驱动转轴34被耦接到结合电机冷却和灰尘收集 风机36。特别地，风机36包括盘状构件，其具有形成在其顶部和底部表面上的动叶片36。 形成在风机顶部表面上的动叶片36a用作电机的冷却风机，并且形成在风机底部表面上的 动叶片36b用作灰尘收集系统的灰尘收集风机。形成在机床工作台18中的开口 18a允许 风机36b通过砂纸19中的对准开口 19a将打磨灰尘向上吸入到灰尘罐16中以便因此有助于保持打磨灰尘的表面干净。机床工作台18经由延伸过机床工作台18中的开口 18b的多 个带螺纹的螺钉38(在图10仅看到其中的一个)被固定到轴承固定器40。轴承固定器40 承载被轴颈连接到形成于风机构件36的底面上的偏心柄轴(arbor) 36c的轴承42。轴承组 件经由带螺纹的螺钉44和垫圈46被固定到柄轴36c。将注意到轴承42被偏心地布置到 电机的输出轴34，其因此在机床工作台18被电机30驱动时将轨道运动传送到机床工作台 18。
还参照图10，制动构件48布置在护罩14的下表面50和机床工作台18的上表面 52之间。制动构件48可包括环形的环状密封构件，其有效密封护罩14的下表面50和机床 工作台18的上表面52之间较小的周向距离。
参照图11，制动构件48包括具有一般为平面的上表面56的基座部分54、形成在 基座部分54的外圆周周围的凹槽58、具有优选大约为0. 15毫米的截面厚度的柔性向外张 开壁部分60以及扩大的最外的边缘部分62。凹槽58接合护罩14的向内延伸的唇部66的 边缘部分64，其将制动构件48固定到唇部66。在图10和11中，最外的边缘部分62被图 示为支撑在被固定到机床工作台18的背面52的选择为金属(例如，不锈钢)圆环61。另 夕卜，机床工作台18的整个背面可覆盖有金属或不锈钢板。尽管是可选择的，但是不锈钢的 圆环或板61能用来基本消除如果最外的边缘部分62直接支撑在其上而会在机床工作台18 的上表面52上受到的磨损。

实用新型内容

在第一个一般方面，动力工具包括工具体，该工具体在动力工具运行过程中遭受 振动。动力工具还包括适合于被动力工具的操作员抓紧的手柄，用于控制动力工具的运动， 以及至少一个耦接构件，在此每个耦接构件包括耦接到工具体的第一端部和耦接到所述手 柄的第二端部以及所述第一端部和第二端部之间的纵轴。
实施方式可包括一个或多个以下特征。例如，手柄可包括面向远离所述工具体的 顶面并且能适合于安装到操作员的手掌中，以使操作员能用单手抓紧手柄以控制动力工具 的运动和运行。动力工具可包括适合于接收用于打磨工件的研磨材料的打磨机床工作台和 耦接到打磨机床工作台并且适合于在操作员抓紧所述手柄时使机床工作台移动的电机。该 电机适合于使机床工作台在任意轨道运动中移动。打磨机床工作台适合于接收打磨工件的 研磨材料，并且所述工具可包括耦接到打磨机床工作台的风机和孔口，该孔口适合于接收 通到工具体内以驱动风机并在操作员抓紧手柄时使打磨机床工作台运动的气流。
在动力工具运行过程中，工具体能以主振动频率振动，并且当被操作员的手抓紧 时手柄的第一级的横向振动模式的固有频率比主振动频率低。在动力工具运行过程中，工 具体能以主振动频率振动，并且当被操作员的手抓紧时手柄的第二级的横向振动模式的固 有频率比主振动频率低。至少一个耦接构件可包括弹性材料以使耦接构件对振动的集体响 应的特征是集体的弹簧常数(collective spring constant)，其中集体的弹簧常数除以手 柄质量的总和的平方根小于工具体在动力工具运行过程中振动的主振动频率。手柄在动力 工具正常的运行过程中可以从和工具体的接触中分开。工具体可包括从所述工具体横向延 伸的第一凸缘，所述手柄可包括大致平行于所述第一凸缘延伸的第二凸缘，第一凸缘大致 位于所述第二凸缘和所述手柄之间。[0014]在另一个一般的方面，电动打磨工具包括工具体、打磨机床工作台、手柄以及至少 一个耦接元件。工具体在动力工具运行过程中经受振动。打磨机床工作台适合于用于打磨 工件的研磨材料。手柄适合于由动力工具的操作员的手抓紧，用于控制动力工具的运动。每 个耦接构件包括耦接到所述工具体的第一端部和耦接到所述手柄的第二端部以及在所述 第一端部和第二端部之间的纵轴。在动力工具运行过程中，工具体以主振动频率振动，并且 当由操作员的手抓紧时手柄的第一级的横向振动模式的固有频率低于主振动频率。
实施方式可包括一个或更多的以下特征。例如，手柄可包括面向远离所述工具体 的顶面并且能适合于安装到操作员的手掌中，以使操作员能用单手抓紧手柄以控制动力工 具的运动和运行。动力工具可包括耦接到打磨机床工作台和适合于当操作员抓紧手柄时使 机床工作台运动的电机，并且所述电机适合于使机床工作台在任意轨道运动中移动。所述 工具可包括耦接到打磨机床工作台的风机和适合于接收气流的孔口，该孔口通到所述工具 体内以驱动风机并且当操作员抓紧手柄时使打磨机床工作台运动。所述电机可适合于使机 床工作 台在任意轨道运动中运动。
在动力工具运行过程中，工具体能以主振动频率振动，并且当被操作员的手抓紧 时手柄的第二级的横向振动模式的固有频率比主振动频率低。手柄在第一和第二级的振动 模式下的位移可大致横向于细长的耦接构件的纵轴。耦接构件可包括弹性材料，并且耦接 构件对振动的集体响应的特征在于集体的弹簧常数，在此集体的弹簧常数除以手柄质量的 总和的平方根小于工具体在动力工具运行过程中振动的主振动频率。工具体可包括从所述 工具体横向延伸的第一凸缘，所述手柄可包括大致平行于所述第一凸缘延伸的第二凸缘， 第一凸缘大致位于所述第二凸缘和所述手柄之间，手柄在动力工具正常的运行过程中从和 工具体的接触中分开。
一个或更多实施方式的细节在附图和以下描述中予以阐述。其他特征在说明和附 图以及权利要求
中将会变得显而易见。


图1是示例性动力工具的顶部透视图；
图2是沿着线2-2得到的图1的动力工具的示意性的横截面视图，在此所述工具 具有耦接构件，其将手柄耦接到所述工具体；
图3是图1所示的动力工具的示意性的顶部侧视图，其中移除了手柄，并且耦接构 件从动力工具体的顶面向上延伸；
图4是包括工具手柄和耦接构件的系统模型的示意图，其中所述手柄被模制为具 有质量为m的刚性体，所述耦接构件被集体地模制为具有弹簧常数为k的无质量的弹簧，并 且所述工具体被模制为沿着一个方向以ω的频率振荡的块体；
图5Α是表示从任意轨道打磨机的原型记录的振动数据的示意图，其中所述任意 轨道打磨机具有通过耦接构件被连接到打磨机体的振动衰减手柄；
图5Β是表示从标准的任意轨道打磨机记录的振动数据的示意图，其中所述标准 的任意轨道打磨机具有被刚性地连接到打磨机体的手柄；
图6是具有将手柄耦接到工具体的耦接构件的动力工具的示意性的横截面视图；
图7是具有将手柄耦接到工具体的耦接构件的动力工具的另一实施方式的示意性透视图；
图8是将手柄耦接到动力工具体的耦接构件的示意性横截面视图；
图9是现有技术的任意轨道的打磨机的透视图；
图10是沿着线8-8得到的图9的打磨机的横截面视图；
图11是根据图10中的圆形区域9中的制动构件、护罩和机床工作台的一部分的 放大的局部视图。
具体实施方式
图1是示例性的动力工具100的透视顶部侧视图。动力工具100将在任意轨道的 打磨机的上下文中予以介绍并且被称为打磨机100，但是应当理解到其可以是在运行时显 示某种振动的其他类型的动力工具(例如，轨道打磨机(其有时被称为“分成四部分”打磨 机)、缓冲器、磨光机、抛槽机以及研磨机)，并且还可认为用于在此描述的实施方式。
在图1所示的例子中，如上所述，动力工具100可以是包括主体102和轨道机构 104的任意轨道的打磨机。轨道机构104布置在主体102的下面，用于收集在运行过程中产 生的灰尘罐106可连接到主体102。
轨道机构104适合于通过布置在主体102内的电机112 (示于图2)得以旋转驱动 并且处于任意的轨道模式。电机112可通过合适的打开/关闭开关114被打开和关闭。在 一个实施方式中，电机112的速度能通过触发开关116得以控制，其中所述触发开关可被 耦接到电位计，该电位计控制用来驱动电机112的电功率数量。触发开关116例如可以是 具有一般被形成为与用户手掌一致的踏板型的促动器构件117的踏板开关。然而，应当认 识到，触发开关116还可包括打开/关闭开关114。打磨机100可以是带线的打磨机并且 可包括电源线18，用于将打磨机连接到电源(例如，AC电力网供电)从而给主体102内的 电机112提供电能。在另一实施方式中，打开/关闭开关114或触发开关116可以是多位 置开关以在分立阶段控制供给到电机的功率量，其反过来能控制打磨机运行的速度、频率、 力、振幅(或其他的物理参数)。在另一实施方式中，触发开关116可以使供给电机的电量 在可能的功率范围内连续变化。
轨道机构104支持垫台或机床工作台108，其适合于固定用户希望在工件上使用 的砂纸或其他研磨材料(例如，抛光或磨光的机床工作台)。机床工作台108可配置有压敏 粘合剂或钩-环结构用于接收一张砂纸。机床工作台108可包括孔，穿过该孔打磨灰尘能 从工件的表面被排出并且排放到收集单元(例如，灰尘袋或灰尘罐)106。另外，机床工作 台108可以不包括孔。机床工作台108具有外周边，其大致限定了由机床工作台支撑的砂 纸或其他材料的尺寸。根据坐标系统140，机床工作台108位于由坐标系统的X和Y轴限定 的平面内，并且Z轴垂直于机床工作台的底面。
图2是图1所示的打磨机100的示意性横截面视图。电机112可以是具有转子 200的电子整流的电机，其中所述转子具有与其有关的输出轴，轨道机构104能以传统的 方式耦接于输出轴，例如公开于美国专利号5，392，568中或者公开于美国专利申请序列号 11/103,928中的方式，两个申请的内容为此以参考的方式结合于此。电机112例如可以是 被称为无刷DC电机类型的电子整流电机(当观察电机完全旋转一圈时，因为电子整流产生 激励电机的AC波形，这里有点用词不当)。电机112还可以是例如被称为用正弦波形激励的AC同步电机类型的电子整流电机。
电机112包括定子204，其具有围绕叠片结构208的多个绕组206。叠片结构208 以传统的方式形成并且可以是单层或多层。转子200包括布置在其周边212周围的多个磁 铁210。位置传感器214可安装在围绕转子200的主体102中以检测转子200的角位置。 位置传感器214例如可以是霍尔效应传感器，其具有围绕转子200间隔120度的三个位置 传感器。在一实施方式中，打磨机100可包括机械制动构件，例如在美国专利号5，392，568 中描述的那种类型的制动构件218和对应的环216 (在图2中表示为虚线)。制动构件218 是柔性构件，其在打磨机100运行过程中接触轨道机构104的背部上的环216以限制机床 工作台108的旋转速度。
在打磨机100的另一实施方式中，不是通过电机提供动力，打磨机是通过液体流 (例如，空气或水)被气动，其中所述液体流进入工具的主体102以提供能量来驱动风动机 或水动机。在气动实施方式中，电源线118可以被替换为空气管或水管，并且主体102内的 电机112可被替换为风动机或水动机。
当通电时，电机112可驱动动力工具100的主体102内的旋转、振荡、往复、振动或 其他运动构件。例如，电机112的转子200可被耦接到轨道机构104以在任意轨道中驱动 轨道机构和机床工作台108。许多实施方式中使用的电机一般以高频率运行。例如，在任意 轨道的打磨机100的实施例中，电机驱动主体102内的风机以及以大约12000rpm的频率驱 动主体外部的轨道机构104，以使机床工作台108经受频率为大约12000rpm的轨道运动。 然而，这是一般的任意轨道打磨机，其旋转运动的频率可以接近零，以使机床工作台108上 的研磨粒子以任意轨道运动运行从而减小工件上的旋转痕迹。
动力工具100还包括手柄部分250，其可由用户抓紧以控制动力工具的运行以及 其和工件的相互作用。动力工具的手柄250可以是人机工程形状，以使其能被用户的手容 易地抓紧。例如，手柄250可具有表面区域，其具有稍大于一般操作员手掌大小的尺寸。手 柄的上表面252(即，面向远离机床工作台108的表面)可被成形为合适地安装在操作员手 掌中同时还允许操作员的手指围绕手柄的侧表面254，以使操作员能舒适地抓紧手柄。在一 实施方式中，上表面252被形成为具有弓形的横截面，其一般和用户手掌一致，侧表面254 朝向主体102向后弯曲。用户因此能通过握住用户手掌中的手柄250的上表面252并且用 在边254之下延伸的用户的手指抓紧边254从而夹紧打磨机100。尽管打磨机100的上表 面252在图1-2中被表示为一般为圆形(当从顶部看时)，但是应当理解到上表面252能具 有其他形状，例如卵形、泪珠形、椭圆形等。手柄250的上表面252的形状允许用户在抓紧 打磨机100时保持用户的手相对打开。
总的来说，手柄250可以成形为或另外形成为便于通过操作员的手抓紧动力工具 100。例如，手柄250 —般围绕一个或多个轴对称，或者例如所述手柄可具有围绕轴呈非对 称的轮廓，从而提供特定的外形特征以适合操作员手指的位置。更一般地说，手柄250可具 有适合于操作员操作动力工具100并且舒适的形状以及可以在操作员抓紧时提供对所述 工具的充分控制。手柄250可以通过例如吹塑或喷射模制的制造技术使用例如硬塑料(例 如，丙烯腈丁二烯苯乙烯)或任何其他合适的硬材料制成。而且，所有或部分的手柄250可 包覆有或另外覆盖有弹性或人造橡胶材料(例如，橡胶、氯丁橡胶或硅基凝胶体)以改进操作员在手柄上抓紧的舒适性。
如下更详细的解释，不是手柄250被刚性地连接到打磨机100的主体102，而是手柄250能通过一个或更多半刚性、弹性的耦接构件260被松散地耦接到所述主体。因为松 散地耦接，因此当主体102保持静止时手柄250能稍微偏移，或相反，当主体振动时手柄250 能保持相对静止。因此，手柄250和主体102之间的松散耦接能在运行动力工具100时减小 由操作员受到的振动运动的幅度。图2表示两个耦接构件260，其将手柄250耦接到主体， 但是在另一实施方式中，图2所示的耦接构件260是环形的单个耦接构件的横截面视图。
手柄250和耦接构件260被设计成抑制振动从动力工具100的主体102传送到夹 紧所述手柄的操作员的手。手柄250通过能弯曲并返回到它们的原始形状和方向的一个或 多个弹性耦接构件260被耦接到工具主体102。耦接构件260可以是，例如，一般为圆柱形 的并且可以由一个或更多弹性材料做成，例如能弯曲并返回到它们的原始位置的钢、铝、硬 塑料、碳或玻璃纤维。耦接构件260例如通过在喷射或吹模过程中使所述手柄和耦接构件 形成在一起可集成于手柄250。另外，耦接构件260可以是单独的部件，通过将耦接构件260 的顶端240搭扣配合到手柄中的凹陷中、通过将顶端粘结到手柄或通过将顶端240螺纹连 接到手柄250来将单独的部件耦接到手柄250。同样地，耦接构件260的底端242可被构造 成集成于主体102或可以是通过将底端搭扣配合、胶粘或螺纹连接到主体中而被固定到主 体的单独部件。
图3是图2所示的动力工具100的示意性顶部视图，其中移除了手柄250并且耦 接构件260a、260b、260c以及260d从所述动力工具的主体102的顶面向上延伸。耦接构件 260a.260b.260c以及260d可被布置成对称或非对称，并且沿着一个方向(例如，y方向) 的耦接构件260a、260b、260c以及260d之间的间隔不同于沿着另一方向(例如，χ方向)的 耦接构件260a、260b、260c以及260d之间的间隔。
因为手柄250被连接到受到振动的动力工具的主体102，因此例如通过主体102内 的移动部件产生的振动能从主体传送到手柄。然而，在通过耦接构件260将手柄252耦接 到主体102的情况下，当操作员夹紧手柄并操作所述工具时从动力工具主体102传送到操 作员手的振动幅度与当操作手柄被刚性连接到工具主体的动力工具时受到的振动幅度相 比得以减小。例如，当主体102沿着与耦接构件260的纵轴垂直的方向(即，平行于机床工 作台108的底面)振动时，来自主体的振动能通过耦接构件260传送到手柄250并且使手 柄也沿着横向方向振动。
图4是包括手柄250和耦接构件260的系统模块的示意图，其中所述手柄被模制 成质量为m的刚性体402，耦接构件被集体地模制为弹簧常数为k的无质量的弹簧404，并 且主体被模制为沿着一个方向以ω的频率振荡的块体406。在该模型中，刚性体振动的最 低级模式的固有频率00是4^，以使在块体406的运动和刚性体402的运动之间存在共 振的条件，并且当ω = (Oci时，从振荡块体406传送到刚性体402的振动幅度最大。当ω > 时，传送的振荡的幅度得以减小。
再次参照图2，为了减小从动力工具100的主体102传送到手柄250的振动幅度， 手柄和耦接构件260的物理特性可被选择成以使手柄具有预定的振动模式，该振动模式具 有当动力工具100运行时没有和主体102的振动运动共振的共振或固有频率。手柄250的 振动模式，以及它们的固有频率，取决于以下特性，例如手柄和耦接构件的质量；手柄和耦接构件的惯性动量、重心和形状；耦接构件的模数或强度，耦接构件的数量以及彼此的相对位置。当通过操作员的手夹紧时，操作员的手的质量在确定振动模式的固有频率中具有 一定作用。耦接构件260的强度特性可由以下影响，例如耦接构件的材料、构件的长度以 及构件的横截面区域。
因此，在一个实施方式中，通过耦接构件260耦接到主体102的手柄250的振动的 第一级模式、还可选择为第二模式的固有频率能被选择成(例如通过合适地选择耦接构件 260和手柄250的物理参数)小于在运行过程中动力工具100的预定振动频率。第一和第 二级模式的激励能大致将能量传送到手柄250，这些模式一般是手柄中的振动能量的主要 来源。因此，第一和第二级模式的固有频率下的手柄250的振动优选得以避免。
在运行过程中动力工具100的预定振动频率可以是，例如，在载荷或无载荷条件 下的动力工具100的振动的频率或频率范围。在一个实施方式中，当动力工具100是包括 轨道机构104的任意轨道的打磨机时，预定频率可以是当机床工作台108上的研磨材料110 接触并将力传送到工件时和/或当工具自由旋转且没有接触工件时打磨机进行振动的典 型频率或频率范围。
通过使耦接构件260和手柄250具有比动力工具100在载荷下运行时的振动频率 或振动频率范围小的振动的第一和第二级固有频率，手柄中的振动能量会在当动力工具在 工件上运行时得以减小。另外，耦接构件260和手柄250的系统的振动的第一和第二级固 有频率小于当所述工具在没有载荷或当所述工具加载荷两种情况下没有加载荷时或运转 时动力工具100的振动的频率或振动的频率范围。
图5A是表示将主体102中的振动能量结合到手柄250中的振动能量作为原型动 力工具100的频率函数的数据图，其中所述手柄250通过半柔性的、弹性耦接构件260耦接 到主体102。水平比例是线性的但是使用了任意单位。动力工具100的正常操作频率在大 约140到180个单位的范围内，如图所示(例如，附图标记500所示)，并且手柄250和耦接 构件260的物理参数可被选择成以使当被用户抓紧时手柄的振动模式的固有频率可小于 当在一般操作条件下使用时所述工具的正常运行频率的范围。例如，手柄沿着χ方向振动 的手柄的振动模式中的能量由图曲线502表示，其表示在大约85个单位的第一级的固有频 率下，相对较大的能量从主体102内的运动部分(例如，电机112)结合到手柄250。然而， 在正常的运行频率(由附图标记500表示)范围下，相对较少的能量被结合到手柄250。同 样地，手柄沿着y方向振动的手柄的振动模式中的能量由图曲线504表示，其表示在大约85 个单位的第一级的固有频率下，相对较大的能量从主体102结合到手柄250，但是在正常运 行频率(由附图标记500表示)的范围下，相对较少的能量被结合到所述手柄。手柄沿着Z 方向振动的手柄的振动模式中的能量由曲线506表示，其表示第一级的固有频率发生在大 约85个单位处，使相对较大的能量从主体102结合到Z方向的振动运动中。因此，可以从 图曲线502、504以及506看出，当动力工具100起动并且加速到其正常运行频率时，其越过 共振条件，在该共振条件中相对较大量的能量从主体102中的振动结合到手柄250中的振 动运动。然而，在工具100抵达其正常运行频率500的范围时，从主体102结合到手柄250 的能量的量大大降低。
图5B是表示将主体中的振动能量结合到手柄中的振动能量作为标准动力工具的 频率函数的数据图，其中没有包括半柔性的、弹性耦接构件260，但是其中所述手柄集成到类似于美国专利申请序列号11/103,928中描述的结构中的主体。从主体中的一个或多个 运动部分结合到沿着χ方向振动的手柄的横向模式的能量由曲线512表示。从主体结合到 沿着y方向振动的手柄的横向模式的能量由曲线514表示。从主体结合到沿着Z方向振动 的手柄的纵向模式的能量由曲线516表示。从曲线512、514和516可以看出，这些模式的 共振频率发生在图5B中的曲线的190个单位之上，其接近所述工具的大约140到180个单 位的正常的运行频率。因此，在所述工具的正常运行过程中，相对较大量的能量从标准动力 工具的主体内的 运动部分结合到手柄。
图5A中的曲线502、504以及506和图5B中的曲线512、514以及516的对比表示 在动力工具的正常运行条件下，所述动力工具在如图5A和5B所示的大约140-180个单位 的频率下运行，结合到包括半刚性的耦接构件260的工具的手 柄250的总能量可小于结合 到没有包括耦接构件260的工具中手柄的总能量。因此，通过明智地选择耦接构件260和 手柄250的物理参数(例如，质量、材料、形状以及结构)，所述手柄耦接构件系统的固有频 率可以受到控制，从而不会与主体102的预期的振动频率相符，并且在运行过程中，相对很 小的振动能量从所述主体结合到所述手柄。另外，电机112能得以控制以确保所述工具仅 在所述工具的振动频率接近手柄耦接构件的固有频率的条件下很少会运行。例如，打开/ 关闭开关114和触发开关116可仅包括某些设置，这些设置会允许所述工具在一些条件下 运行，在所述条件下所述工具的振动频率充分远离所述手柄-耦接构件系统的固有频率以 保持手柄250中的振动较低。在另一实施方式中，主体内的位置传感器214给接收时间信 号的控制器提供有关转子200的位置信号。从位置和时间信号，控制器可确定转子200的 角频率，其与所述主体的振动频率有关。当控制器确定在比预定时间长的时间内主体的角 频率以及因此振动频率已经足够接近手柄-耦接构件系统的固有频率时，控制器可自动切 断电机112的电源。
图6是动力工具100的另一实施方式的示意性横截面视图，其具有将手柄250耦 接到所述工具的主体102的耦接构件260。在该实施方式中，主体102包括顶部凸缘602，其 远离所述工具的主体102向外突起。另外，手柄250包括底部凸缘604，其被连接到所述手 柄的向下延伸的支腿606并且朝向所述工具的主体102向内突起。当手柄250安装在所述 工具的位置中时，其凸缘604位于所述主体的顶部凸缘602之下并且与所述主体的顶部凸 缘602重叠而没有接触所述凸缘。在该结构中，主体102的顶部凸缘602以及手柄250的 底部凸缘604能合作以防止手柄远离所述主体向上偏移超过预定距离。另外，支腿606和 凸缘602和604的结构防止进入手柄250之下和主体102之上的空间。
图7是动力工具100的另一实施方式的示意性透视图，其具有将手柄250耦接到 所述工具的主体102的耦接构件260。动力工具100包括轨道机构104，其支撑垫台或机床 工作台108，该机床工作台108适合于固定用于希望在工件上使用的砂纸或其他研磨材料 (例如，抛光或磨光的机床工作台)。机床工作台108可被配置有用于接收一张砂纸的压敏 粘合剂或钩子-环结构。轨道机构104以及机床工作台108还可包括连接孔702，其能接收 紧固件以将轨道机构104和机床工作台108耦接到所述工具的电机，例如将轨道机构和机 床工作台固定到电机的驱动轴。轨道机构104和机床工作台108可包括排出孔704，通过该 排出孔，打磨灰尘能从所述工件的表面被吸取并且被排出到收集单元(例如，灰尘袋或灰 尘罐)。例如，旋转风机叶片706能建立气流，该气流使灰尘运动远离所述工件的表面，并向上穿过排出孔704以及通过形成在所述工具体中的通道708排出到收集单元。另外，轨道 机构和机床工作台108可以不包括排出孔。
动力工具包括手柄250，其具有侧壁710和顶壁712。连接在顶壁712和侧壁710 的内侧之间的加强肋714能给手柄250提供刚度。电源线716可通过手柄250的侧壁710 得以接收从而给所述动力工具的电机提供电能，所述手柄侧壁上的开关718能将电机的电 能切换为打开和关闭。
手柄250能通过耦接构件260被耦接到工具100的主体102，其中所述耦接构件 260被连接到手柄250内侧上和所述工具的主体上的锚件720。如图8所示，其是将手柄 250耦接到动力工具100的主体102的耦接构件260的示意性横截面视图，耦接构件260可 以是一般为圆柱形并且可具有沿着所述构件的长度变化的横截面。耦接构件的尺寸和材料 可被选择成以使在所述工具运行过程中，当手柄通过操作员的手抓紧时的第一级横向振动 模式的固有频率小于所述工具的主振动频率。耦接构件260的底端802可包括适合于接收 螺纹紧固件的锥形部分804，所述工具体102上的锚件720同样可包括锥形部分806以接收 所述螺纹紧固件。因此，所述紧固件可被螺纹连接到锚件720中，并且耦接构件260可被压 在紧固件上以将耦接构件固定到主体100。同样地，耦接构件260的顶端806可包括适合于 接收螺纹紧固件的锥形部分810，并且工具体102可包括通 孔812以及埋头螺孔814，以使 紧固件能插入通孔并被螺纹连接到耦接构件260的螺纹部分810中从而将手柄250固定到 耦接构件260。
尽管根据以上的实施例进行了描述，但是对上述实施例的许多修改和/或增加对 本领域内的技术人员是显而易见的。例如，手柄250通过与图2、3和6不同的结构的一个 或更多耦接构件可被耦接到主体102。在某些实施方式中，可使用多于或少于4个的耦接构 件。耦接构件260可具有直径沿着耦接构件的长度变化或不是圆柱形的横截面。耦接构件 260可以是环形或矩形的半刚性材料，其将主体102耦接到手柄250。在该结构中，所述环 形或矩形会构成主体102和手柄250之间的单个耦接构件260并且同时会起到防止进入手 柄250和主体102之间的空间的支腿606的作用。
动力工具100可具有多个低振动的手柄250，以使用户用每个手抓紧低振动的手 柄，或以使所述工具会在不同位置得以夹紧，其中每个位置包含一低振动的手柄。
尽管描述的实施方式的某些特征已经被图示为如此所述，但是本领域内的技术人 员现在会想到许多修改、替代、改变以及等同物。因此，要理解的是，附属的权利要求
目的是 要将所有这样的修改以及改变涵盖为落入本实用新型的实施例的真正精神内。
权利要求
一种低振动打磨机，其特征在于包含工具体，其中所述工具体在所述动力工具运行的过程中经受振动；手柄，该手柄适合于通过所述动力工具的操作员得以抓紧用于控制所述动力工具的运动；以及至少一个耦接构件，每个耦接构件包括耦接到所述工具体的第一端和耦接到所述手柄的第二端以及在所述第一端和所述第二端之间的纵轴。
2.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于所述手柄包含顶部表面，该顶部 表面面向远离所述工具体并且适合于安装到操作员的手掌中，以使所述操作员能用单手抓 紧所述手柄从而控制所述动力工具的运动和运转。
3.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于还包含 打磨机床工作台，该打磨机床工作台适合于接收用于打磨工件的研磨材料；以及电机，该电机被耦接到所述打磨机床工作台并且适合于在操作员抓紧所述手柄时使所 述机床工作台运动。
4.根据权利要求
3所述的低振动打磨机，其特征在于所述电机适合于在任意轨道运动 中使所述机床工作台运动。
5.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于还包含打磨机床工作台，该打磨机床工作台适合于接收用于打磨工件的研磨材料；以及风机，该风机被耦接到所述打磨机床工作台；以及孔口，该孔口适合于接收气流，所述气流被连通到所述工具体内以驱动所述风机并且 使所述打磨机床工作台在所述操作员抓紧所述手柄时运动。
6.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于在所述动力工具运行过程中，所 述工具体以主振动频率振动，其中当被操作员的手抓紧时手柄的第一级横向振动模式的固 有频率低于主振动频率。
7.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于在所述动力工具运行过程中，所 述工具体以主振动频率振动，其中当被操作员的手抓紧时手柄的第二级横向振动模式的固 有频率低于主振动频率。
8.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于所述至少一个耦接构件包含弹性 材料，以使所述耦接构件对振动的集体响应的特征在于集体的弹簧常数，其中集体的弹簧 常数除以手柄质量的总和的平方根小于所述工具体在所述动力工具运行过程中所述工具 体振动的主振动频率。
9.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于所述手柄在所述动力工具正常运 行过程中从与所述工具体的接触中分开。
10.根据权利要求
1所述的低振动打磨机，其特征在于，所述工具体包含从所述工具体横向延伸的第一凸缘，所述手柄包含大致平行于所述第一凸缘延伸的第二凸缘，以及所述第一凸缘大致位于所述第二凸缘和所述手柄之间。
11.一种低振动打磨机，其特征在于包含工具体，其中该工具体在所述动力工具运行过程中经受振动；打磨机床工作台，该打磨机床工作台适合于接收用于打磨工件的研磨材料；以及手柄，该手柄适合于通过所述动力工具的操作员得以抓紧用于控制所述动力工具的运 动；以及至少一个耦接构件，每个耦接构件包括耦接到所述工具体的第一端和耦接到所述手柄 的第二端以及在所述第一端和所述第二端之间的纵轴，其中在所述动力工具运行过程中，所述工具体以主振动频率振动，其中当被操作员的 手抓紧时手柄的第一级横向振动模式的固有频率低于所述主振动频率。
12.根据权利要求
11所述的低振动打磨机，其特征在于所述手柄包含顶部表面，该顶 部表面面向远离所述工具体并且适合于安装到操作员的手掌中，以使所述操作员能用单手 抓紧所述手柄从而控制所述动力工具的运动和运转。
13.根据权利要求
11所述的低振动打磨机，其特征在于还包含电机，该电机被耦接到所述打磨机床工作台并且适合于在操作员抓紧所述手柄时使所 述机床工作台运动。
14.根据权利要求
13所述的低振动打磨机，其特征在于所述电机适合于在任意轨道运 动中使机床工作台运动。
15.根据权利要求
11所述的低振动打磨机，其特征在于还包含风机，该风机被耦接到所述打磨机床工作台；以及孔口，该孔口适合于接收气流，所述气流被连通到所述工具体内以驱动所述风机并且 使所述打磨机床工作台在所述操作员抓紧所述手柄时运动。
16.根据权利要求
11所述的低振动打磨机，其特征在于在所述动力工具运行过程中， 所述工具体以主振动频率振动，其中当被操作员的手抓紧时手柄的第二级横向振动模式的 固有频率低于所述主振动频率。
17.根据权利要求
16所述的低振动打磨机，其特征在于所述手柄在所述第一和第二级 的振动模式中的位移基本上横向于细长的耦接构件的纵轴。
18.根据权利要求
11所述的低振动打磨机，其特征在于所述至少一个耦接构件包含弹 性材料，其中所述耦接构件对振动的集体响应的特征在于集体的弹簧常数，其中集体的弹 簧常数除以手柄质量的总和的平方根小于所述工具体在所述动力工具运行过程中所述工 具体振动的主振动频率。
19.根据权利要求
11所述的低振动打磨机，其特征在于，所述工具体包含从所述工具体横向延伸的第一凸缘，所述手柄包含大致平行于所述第一凸缘延伸的第二凸缘，所述第一凸缘大致位于所述第二凸缘和所述手柄之间，以及所述手柄在所述动力工具正常运行的过程中从与所述工具体的接触中分开。
专利摘要
一种动力工具包含一种工具体，该工具体在所述动力工具运行的过程中经受振动。所述动力工具还包括手柄，该手柄适合于通过所述动力工具的操作员得以抓紧用于控制所述动力工具的运动，以及至少一个耦接构件，每个耦接构件包括耦接到所述工具体的第一端和耦接到所述手柄的第二端以及在所述第一端和所述第二端之间的纵轴。
文档编号B24B23/04GKCN201573104SQ200890000054
公开日2010年9月8日 申请日期2008年3月14日
发明者小丹尼尔·H·塞兹, 强·J·张 申请人:布莱克和戴克公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan