角向磨光机切割砂轮护罩的创新设计

李庆阳，钱志良

（苏州大学机电工程学院，江苏 苏州 215021）



角向磨光机切割砂轮护罩的创新设计

李庆阳，钱志良

（苏州大学机电工程学院，江苏 苏州 215021）

摘要：基于传统型角向磨光机1型、41型和42型切割砂轮护罩的改进设计，改善使用者在切割操作中对工件切割位置的可见性，提高切割精度和切割效率。可调式动护罩将可遮盖的砂轮非切割区域由180°提高至210°，降低因砂轮爆裂而带来的人身伤害事故风险。

关键词：电动工具；角向磨光机；切割砂轮；护罩；安全防护

0 引言

角向磨光机是一种手持式砂磨类电动工具，主要用于钢铁、不锈钢等金属零部件的修磨以及薄壁管材等型材的切割，如采用了专用砂轮后还可以切割砖、石、水泥等建筑材料。通常，操作角向磨光机时应配备砂轮护罩。1型、41型和42型切割砂轮（以下简称切割砂轮）护罩是角向磨光机砂轮护罩的一种。随着人们生活水平和安全意识的不断提高，一些专业使用角向磨光机进行型材切割的用户对该切割砂轮护罩有了更高的防护和使用要求。为满足新的用户需求，创新设计一种用于角向磨光机的砂轮切割新型护罩。本文依据相关专利申请（美国专利申请号62/146，576）的相关内容，对切割砂轮护罩的创新设计进行介绍。

1 概述

防护操作者免于意外触碰旋转的砂轮；砂轮爆裂时，防止砂轮碎片高速飞出伤害操作者；防止作业中飞溅的火星或其他碎屑伤害操作者是角向磨光机砂轮护罩的主要作用。

针对应用于角向磨光机的1型、41型和42型切割砂轮的护罩，现行的GB 3883.3-2007手持式电动工具的安全 第二部分 砂轮机的专用要求：护罩应至少遮住175°砂轮圆周和砂轮两侧，前壳罩应设计的便于更换砂轮。在此标准规范的要求下，目前市场上的角向磨光机切割砂轮护罩型式多如图1所示，由前后两个半圆形的钢板壳罩焊接起来，后壳罩上焊接有一个箍圈组件，用于安装到角向磨光机输出轴端的轴承室处。前壳罩中部开有一个半圆形的孔，用于安装和拆卸砂轮。

图1　护罩

2 存在不足

2.1 切割操作可视性

切割砂轮的厚度一般小于5 mm，为了便于用户直接将砂轮插入护罩内部并安装在角向磨光机的输出主轴上，护罩一般设计的较厚。切割砂轮安装至角向磨光机后，其正面至前罩壳之间还有较大间隙，如图2所示。在操作者进行切割的过程中，前罩壳阻挡操作者的视线致使操作者不容易清楚看到划线位置，影响切割精度和切割效率，如图3所示。

图2　安装示意

图3　操作示意

2.2 安全防护性

在角向磨光机高速旋转的切割操作中，一旦发生不当操作易致切割砂轮爆裂，现有产品的护罩最大只能遮盖砂轮180°范围和两侧，剩余至少180°的砂轮暴露在护罩外部，砂轮爆裂时，给操作者以及作业环境附近的人员带来较大的人身伤害风险。

3 设计方案

3.1 用户需求和方案设计

很多使用者都希望切割砂轮护罩能遮盖住尽可能多的砂轮非切割区域，并希望护罩的遮盖区域可以根据需要进行调节。例如，当工件尺寸较小，仅需要一个小角度的切割区域时，护罩可以调节成遮住大部分砂轮非工作区域的状态。根据用户需求，提出了一个可调式的动护罩设计方案，即有一个动护罩安装在传统的护罩上，以砂轮中心进行旋转来遮盖砂轮的非切割区域，动护罩在图4所示位置时，砂轮被遮盖住的非切割区域最小为210°，在图5所示位置时，砂轮被遮盖住的非切割区域最大为270°，此时砂轮的最大切割区域为90°。

图4　砂轮最小遮盖区域

图5　砂轮最大遮盖区域

为了提高护罩在角向磨光机切割操作时的可见性，将护罩高度设计成仅能放置厚度为5 mm以内的切割砂轮。此时的问题是无法安装砂轮，为解决这一问题，如图6所示将动护罩和前罩壳设计成为一个组件，该组件可绕后罩壳上的一轴心旋转打开一定的角度，从而实现切割砂轮的安装和更换。经过调查和用户反馈，此设计方案可以满足用户需求。

图6　组件方案

3.2 结构设计和功能介绍

根据方案设计了一种用于角向磨光机的新型切割砂轮护罩，该护罩主要由四个部分组成：箍圈组件、后壳罩、前壳罩和动护罩。结构如图7和图8所示，箍圈组件和后壳罩焊接成一个组件，通过箍圈组件将护罩安装在角向磨光机上。动护罩绕动护罩转轴（该轴心和切割砂轮轴心为同一轴心）转动，来实现砂轮切割区域大小的调节，安装在动护罩上的止动锁钮可以将动护罩锁定在210°～270°区间的既定位置。锁扣板安装在前壳罩上，将前壳罩和后壳罩锁在一起。动护罩在210°位置时，按下锁扣板，将前罩壳随动护罩一起沿前罩壳转轴旋转拉开，实现切割砂轮的安装和更换。

图7　护罩前侧

图8　护罩后侧

4 结语

通过对应用于角向磨光机的传统型切割砂轮护罩的创新设计，改善了使用者在切割操作中对工件切割位置的可见性，提高了切割精度和切割效率；可调式的动护罩可以遮盖更大范围的砂轮非切割区域，降低了砂轮爆裂带来的人身伤害风险。此新型切割砂轮护罩已经在百得（苏州）科技有限公司投产，并已在北美地区上市。经过调查和用户反馈，用户对此新型护罩的可见性和安全防护性都很满意。

参考文献：

［1］李邦协.实用电动工具手册［M］.北京：机械工业出版社，2001.

［2］张晓斌，王盛武.角向磨光机的防护罩强度考核及安全操作建议［J］.电动工具， 2014（1）：19-22.

［3］GB 3883.3-2007手持式电动工具的安全 第二部分：砂轮机、抛光机和盘式砂光机的专用要求［S］.北京：中国标准出版社，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

［作者简介］李庆阳（1979—）大学本科，工程师，主要从事电动工具的设计和开发工作。

中图分类号：TM08

文献标识码：A

文章编号：1674-2796（2016）02-0006-03