角向磨光機切割砂輪護罩的創(chuàng)新設計

李慶陽，錢志良

（蘇州大學機電工程學院，江蘇 蘇州 215021）

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角向磨光機切割砂輪護罩的創(chuàng)新設計

李慶陽，錢志良

（蘇州大學機電工程學院，江蘇 蘇州 215021）

摘要：基于傳統(tǒng)型角向磨光機1型、41型和42型切割砂輪護罩的改進設計，改善使用者在切割操作中對工件切割位置的可見性，提高切割精度和切割效率?？烧{(diào)式動護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險。

關(guān)鍵詞：電動工具；角向磨光機；切割砂輪；護罩；安全防護

0 引言

角向磨光機是一種手持式砂磨類電動工具，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，操作角向磨光機時應配備砂輪護罩。1型、41型和42型切割砂輪（以下簡稱切割砂輪）護罩是角向磨光機砂輪護罩的一種。隨著人們生活水平和安全意識的不斷提高，一些專業(yè)使用角向磨光機進行型材切割的用戶對該切割砂輪護罩有了更高的防護和使用要求。為滿足新的用戶需求，創(chuàng)新設計一種用于角向磨光機的砂輪切割新型護罩。本文依據(jù)相關(guān)專利申請（美國專利申請?zhí)?2/146，576）的相關(guān)內(nèi)容，對切割砂輪護罩的創(chuàng)新設計進行介紹。

1 概述

防護操作者免于意外觸碰旋轉(zhuǎn)的砂輪；砂輪爆裂時，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砂輪護罩的主要作用。

針對應用于角向磨光機的1型、41型和42型切割砂輪的護罩，現(xiàn)行的GB 3883.3-2007手持式電動工具的安全 第二部分 砂輪機的專用要求：護罩應至少遮住175°砂輪圓周和砂輪兩側(cè)，前殼罩應設計的便于更換砂輪。在此標準規(guī)范的要求下，目前市場上的角向磨光機切割砂輪護罩型式多如圖1所示，由前后兩個半圓形的鋼板殼罩焊接起來，后殼罩上焊接有一個箍圈組件，用于安裝到角向磨光機輸出軸端的軸承室處。前殼罩中部開有一個半圓形的孔，用于安裝和拆卸砂輪。

圖1　護罩

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罩內(nèi)部并安裝在角向磨光機的輸出主軸上，護罩一般設計的較厚。切割砂輪安裝至角向磨光機后，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 安全防護性

在角向磨光機高速旋轉(zhuǎn)的切割操作中，一旦發(fā)生不當操作易致切割砂輪爆裂，現(xiàn)有產(chǎn)品的護罩最大只能遮蓋砂輪180°范圍和兩側(cè)，剩余至少180°的砂輪暴露在護罩外部，砂輪爆裂時，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險。

3 設計方案

3.1 用戶需求和方案設計

很多使用者都希望切割砂輪護罩能遮蓋住盡可能多的砂輪非切割區(qū)域，并希望護罩的遮蓋區(qū)域可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。例如，當工件尺寸較小，僅需要一個小角度的切割區(qū)域時，護罩可以調(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，提出了一個可調(diào)式的動護罩設計方案，即有一個動護罩安裝在傳統(tǒng)的護罩上，以砂輪中心進行旋轉(zhuǎn)來遮蓋砂輪的非切割區(qū)域，動護罩在圖4所示位置時，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，砂輪被遮蓋住的非切割區(qū)域最大為270°，此時砂輪的最大切割區(qū)域為90°。

圖4　砂輪最小遮蓋區(qū)域

圖5　砂輪最大遮蓋區(qū)域

為了提高護罩在角向磨光機切割操作時的可見性，將護罩高度設計成僅能放置厚度為5 mm以內(nèi)的切割砂輪。此時的問題是無法安裝砂輪，為解決這一問題，如圖6所示將動護罩和前罩殼設計成為一個組件，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，此設計方案可以滿足用戶需求。

圖6　組件方案

3.2 結(jié)構(gòu)設計和功能介紹

根據(jù)方案設計了一種用于角向磨光機的新型切割砂輪護罩，該護罩主要由四個部分組成：箍圈組件、后殼罩、前殼罩和動護罩。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組件，通過箍圈組件將護罩安裝在角向磨光機上。動護罩繞動護罩轉(zhuǎn)軸（該軸心和切割砂輪軸心為同一軸心）轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)砂輪切割區(qū)域大小的調(diào)節(jié)，安裝在動護罩上的止動鎖鈕可以將動護罩鎖定在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。動護罩在210°位置時，按下鎖扣板，將前罩殼隨動護罩一起沿前罩殼轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)拉開，實現(xiàn)切割砂輪的安裝和更換。

圖7　護罩前側(cè)

圖8　護罩后側(cè)

4 結(jié)語

通過對應用于角向磨光機的傳統(tǒng)型切割砂輪護罩的創(chuàng)新設計，改善了使用者在切割操作中對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)式的動護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險。此新型切割砂輪護罩已經(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，用戶對此新型護罩的可見性和安全防護性都很滿意。

參考文獻：

［1］李邦協(xié).實用電動工具手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001.

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

［3］GB 3883.3-2007手持式電動工具的安全 第二部分：砂輪機、拋光機和盤式砂光機的專用要求［S］.北京：中國標準出版社，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

［作者簡介］李慶陽（1979—）大學本科，工程師，主要從事電動工具的設計和開發(fā)工作。

中圖分類號：TM08

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2796（2016）02-0006-03