李慶陽，錢志良

（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021）

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角向磨光機(jī)切割砂輪護(hù)罩的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

李慶陽，錢志良

（蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021）

摘要：基于傳統(tǒng)型角向磨光機(jī)1型、41型和42型切割砂輪護(hù)罩的改進(jìn)設(shè)計(jì)，改善使用者在切割操作中對(duì)工件切割位置的可見性，提高切割精度和切割效率?？烧{(diào)式動(dòng)護(hù)罩將可遮蓋的砂輪非切割區(qū)域由180°提高至210°，降低因砂輪爆裂而帶來的人身傷害事故風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)工具；角向磨光機(jī)；切割砂輪；護(hù)罩；安全防護(hù)

0 引言

角向磨光機(jī)是一種手持式砂磨類電動(dòng)工具，主要用于鋼鐵、不銹鋼等金屬零部件的修磨以及薄壁管材等型材的切割，如采用了專用砂輪后還可以切割磚、石、水泥等建筑材料。通常，操作角向磨光機(jī)時(shí)應(yīng)配備砂輪護(hù)罩。1型、41型和42型切割砂輪（以下簡(jiǎn)稱切割砂輪）護(hù)罩是角向磨光機(jī)砂輪護(hù)罩的一種。隨著人們生活水平和安全意識(shí)的不斷提高，一些專業(yè)使用角向磨光機(jī)進(jìn)行型材切割的用戶對(duì)該切割砂輪護(hù)罩有了更高的防護(hù)和使用要求。為滿足新的用戶需求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種用于角向磨光機(jī)的砂輪切割新型護(hù)罩。本文依據(jù)相關(guān)專利申請(qǐng)（美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/146，576）的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)切割砂輪護(hù)罩的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1 概述

防護(hù)操作者免于意外觸碰旋轉(zhuǎn)的砂輪；砂輪爆裂時(shí)，防止砂輪碎片高速飛出傷害操作者；防止作業(yè)中飛濺的火星或其他碎屑傷害操作者是角向磨光機(jī)砂輪護(hù)罩的主要作用。

針對(duì)應(yīng)用于角向磨光機(jī)的1型、41型和42型切割砂輪的護(hù)罩，現(xiàn)行的GB 3883.3-2007手持式電動(dòng)工具的安全 第二部分 砂輪機(jī)的專用要求：護(hù)罩應(yīng)至少遮住175°砂輪圓周和砂輪兩側(cè)，前殼罩應(yīng)設(shè)計(jì)的便于更換砂輪。在此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求下，目前市場(chǎng)上的角向磨光機(jī)切割砂輪護(hù)罩型式多如圖1所示，由前后兩個(gè)半圓形的鋼板殼罩焊接起來，后殼罩上焊接有一個(gè)箍圈組件，用于安裝到角向磨光機(jī)輸出軸端的軸承室處。前殼罩中部開有一個(gè)半圓形的孔，用于安裝和拆卸砂輪。

圖1　護(hù)罩

2 存在不足

2.1 切割操作可視性

切割砂輪的厚度一般小于5 mm，為了便于用戶直接將砂輪插入護(hù)罩內(nèi)部并安裝在角向磨光機(jī)的輸出主軸上，護(hù)罩一般設(shè)計(jì)的較厚。切割砂輪安裝至角向磨光機(jī)后，其正面至前罩殼之間還有較大間隙，如圖2所示。在操作者進(jìn)行切割的過程中，前罩殼阻擋操作者的視線致使操作者不容易清楚看到劃線位置，影響切割精度和切割效率，如圖3所示。

圖2　安裝示意

圖3　操作示意

2.2 安全防護(hù)性

在角向磨光機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的切割操作中，一旦發(fā)生不當(dāng)操作易致切割砂輪爆裂，現(xiàn)有產(chǎn)品的護(hù)罩最大只能遮蓋砂輪180°范圍和兩側(cè)，剩余至少180°的砂輪暴露在護(hù)罩外部，砂輪爆裂時(shí)，給操作者以及作業(yè)環(huán)境附近的人員帶來較大的人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 用戶需求和方案設(shè)計(jì)

很多使用者都希望切割砂輪護(hù)罩能遮蓋住盡可能多的砂輪非切割區(qū)域，并希望護(hù)罩的遮蓋區(qū)域可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)工件尺寸較小，僅需要一個(gè)小角度的切割區(qū)域時(shí)，護(hù)罩可以調(diào)節(jié)成遮住大部分砂輪非工作區(qū)域的狀態(tài)。根據(jù)用戶需求，提出了一個(gè)可調(diào)式的動(dòng)護(hù)罩設(shè)計(jì)方案，即有一個(gè)動(dòng)護(hù)罩安裝在傳統(tǒng)的護(hù)罩上，以砂輪中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來遮蓋砂輪的非切割區(qū)域，動(dòng)護(hù)罩在圖4所示位置時(shí)，砂輪被遮蓋住的非切割區(qū)域最小為210°，在圖5所示位置時(shí)，砂輪被遮蓋住的非切割區(qū)域最大為270°，此時(shí)砂輪的最大切割區(qū)域?yàn)?0°。

圖4　砂輪最小遮蓋區(qū)域

圖5　砂輪最大遮蓋區(qū)域

為了提高護(hù)罩在角向磨光機(jī)切割操作時(shí)的可見性，將護(hù)罩高度設(shè)計(jì)成僅能放置厚度為5 mm以內(nèi)的切割砂輪。此時(shí)的問題是無法安裝砂輪，為解決這一問題，如圖6所示將動(dòng)護(hù)罩和前罩殼設(shè)計(jì)成為一個(gè)組件，該組件可繞后罩殼上的一軸心旋轉(zhuǎn)打開一定的角度，從而實(shí)現(xiàn)切割砂輪的安裝和更換。經(jīng)過調(diào)查和用戶反饋，此設(shè)計(jì)方案可以滿足用戶需求。

圖6　組件方案

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能介紹

根據(jù)方案設(shè)計(jì)了一種用于角向磨光機(jī)的新型切割砂輪護(hù)罩，該護(hù)罩主要由四個(gè)部分組成：箍圈組件、后殼罩、前殼罩和動(dòng)護(hù)罩。結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示，箍圈組件和后殼罩焊接成一個(gè)組件，通過箍圈組件將護(hù)罩安裝在角向磨光機(jī)上。動(dòng)護(hù)罩繞動(dòng)護(hù)罩轉(zhuǎn)軸（該軸心和切割砂輪軸心為同一軸心）轉(zhuǎn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)砂輪切割區(qū)域大小的調(diào)節(jié)，安裝在動(dòng)護(hù)罩上的止動(dòng)鎖鈕可以將動(dòng)護(hù)罩鎖定在210°～270°區(qū)間的既定位置。鎖扣板安裝在前殼罩上，將前殼罩和后殼罩鎖在一起。動(dòng)護(hù)罩在210°位置時(shí)，按下鎖扣板，將前罩殼隨動(dòng)護(hù)罩一起沿前罩殼轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)拉開，實(shí)現(xiàn)切割砂輪的安裝和更換。

圖7　護(hù)罩前側(cè)

圖8　護(hù)罩后側(cè)

4 結(jié)語

通過對(duì)應(yīng)用于角向磨光機(jī)的傳統(tǒng)型切割砂輪護(hù)罩的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改善了使用者在切割操作中對(duì)工件切割位置的可見性，提高了切割精度和切割效率；可調(diào)式的動(dòng)護(hù)罩可以遮蓋更大范圍的砂輪非切割區(qū)域，降低了砂輪爆裂帶來的人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。此新型切割砂輪護(hù)罩已經(jīng)在百得（蘇州）科技有限公司投產(chǎn)，并已在北美地區(qū)上市。經(jīng)過調(diào)查和用戶反饋，用戶對(duì)此新型護(hù)罩的可見性和安全防護(hù)性都很滿意。

參考文獻(xiàn)：

［1］李邦協(xié).實(shí)用電動(dòng)工具手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［2］張曉斌，王盛武.角向磨光機(jī)的防護(hù)罩強(qiáng)度考核及安全操作建議［J］.電動(dòng)工具， 2014（1）：19-22.

［3］GB 3883.3-2007手持式電動(dòng)工具的安全 第二部分：砂輪機(jī)、拋光機(jī)和盤式砂光機(jī)的專用要求［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

A new slicer guard design for an angle grinder

Li Qingyang， Qian Zhiliang
（School of Mechanical and Electric Engineering， Suzhou University， Suzhou， 215021， China）

Abstract:An improved design based on the conventional cutting wheel guards， such as type-1，41 and 42 guards for angle grinders， which can provides better vision over the work piece for the user， particularly in a cutting operation， thus cutting precision and efficiency are all increased. The new slicer guard covers approximately 210 degrees from the original 180 degrees of the wheel periphery and approximately half of each both surfaces of the wheel， which reduces the risks of injuries due to the blasting of the wheel.

Keywords:Power tools； Angle grinder； Cutting wheel； Guard； Safety protection

［收稿日期］2016-1-20

［作者簡(jiǎn)介］李慶陽（1979—）大學(xué)本科，工程師，主要從事電動(dòng)工具的設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。

中圖分類號(hào)：TM08

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-2796（2016）02-0006-03