砂磨工具及用於該砂磨工具的集塵系統的製作方法

2023-09-09 20:58:25 4

專利名稱：砂磨工具及用於該砂磨工具的集塵系統的製作方法
砂磨工具及用於該砂磨工具的集塵系統
背景技術：
本發明整體涉及砂磨工具，並且更具體地講涉及適於與彈性磨料 製品(例如砂磨海綿) 一起使用的手持式、手動操作的砂磨工具。
砂磨海綿通常用於手工砂磨或拋光工作表面，例如乾式牆或木材。
砂磨海綿可從明尼蘇達州聖保羅市的3M公司以商標名稱3M Sandblaster砂磨海綿商購獲得。砂磨海綿在受專利權保護的現有技術中 也是公知的。例如，美國專利No. 6,059,850 (Lise等人)公開了一種 彈性磨料製品，該製品包括彈性可延長基底、用柔性底膠粘合到基底 的磨粒和塗敷到磨粒和柔性底膠上的硬質復膠。
在手工砂磨中，使用者直接將砂磨海綿持在手中在整個工作表面 移動砂磨海綿。當然，手工砂磨可以是一項艱難的工作。為了方便手 工砂磨處理，可以將砂磨海綿設置在手柄中。使用者可以方便地抓握 手柄以使手工砂磨更快並且更容易。用於砂磨海綿的手柄在受專利權 保護的現有技術中是已知的。例如，美國專利No.6,379,237 (Gordon) 公開了一種用於以可脫開的方式保持研磨海綿的手柄。手柄包括用於 將海綿固定於其中的基部和以可脫開的方式連接到基部頂部表面的柄 部，所述基部具有頂部表面和從頂部表面向下懸垂以沿其至少三個側 面部分地與海綿相連的表面。
為了收集砂磨過程中產生的粉塵，已經開發出可與真空裝置連接 的砂磨工具。例如，美國專利公布No.2006/0199484 (Brown)公開了具 有磨芯的彈性砂磨塊類型，其中磨芯具有多個外表面(包括第一主表面 和第二主表面以及側面)，並具有設置於其上的磨料層。彈性砂磨塊可 以具有一個或多個孔隙或從一個主表面延伸到其它主表面的通孔以及在主表面中的至少一個中形成的通道，其中通道與孔隙連通。當真空 源被可操作地連接到孔隙時，砂磨所生成的粉塵將通過通道和孔隙被 基本上移除到真空源內。另外還公開了用於彈性砂磨塊的手柄以及手 柄的柄部，這些一起形成了砂磨系統。
已知的砂磨工具具有一個或多個缺點或不足之處。例如，已知的 砂磨工具可能比較笨重、難以使用或使用起來很麻煩，或可能比較昂 貴或難以製造，或可能缺乏耐久性；手柄會妨礙磨料製品的使用並抑 制磨料製品鄰近邊緣砂磨、不能牢固保持砂磨海綿，或只能用於具有 某些規定的尺寸和形狀的砂磨海綿；和/或真空收集系統會很快堵塞、 會發出令人不適的噪音，或不能收集期望數量的在砂磨操作過程中生 成的粉塵。
期望提供一種這樣的砂磨工具重量輕、便於製造和使用、耐用、 噪音低、不會很快堵塞、可用於具有多種形狀和尺寸的砂磨海綿以及 允許磨料製品鄰近邊緣砂磨。

發明內容
本發明提供了一種手持式、手動操作的砂磨工具，該砂磨工具具 有基部和柄部，其中基部具有包括由其向外延伸的多個附連柱子的下 表面，而柄部與基部的下表面相對，以用於使用者抓握和操控該工具。
在一個實施例中，砂磨工具包括鄰近下表面可拆卸地固定到基部 的磨料製品。在一個方面，磨料製品包含適於接納並匹配地接合附連 柱子的開口，從而使磨料製品與工具連接。在另一方面，開口為從磨 料製品的一個主表面延伸到相對主表面的通孔。在其它方面，磨料制 品可以是彈性磨料製品，磨料製品可以是具有至少四個研磨側面的矩 形稜柱，磨料製品可以具有泡沫基部(其中磨粒粘附於基底)，並且 磨料製品的厚度可以大於附連柱子的長度。在多個具體實施例中，附連柱子可以是剛性的中空圓柱體，該圓 柱體的直徑大於約1/8英寸，長度大於約l/8英寸，工具的下表面可以
包括4到IO根的附連柱子，附連柱子可以呈兩行布置，基部的整個外
圍邊緣可以包含在磨料製品外圍邊緣內。
在另一個實施例中，工具可以包含集塵網以用於收集、容納粉塵 和碎屑並將其從研磨表面傳送至遠端收集裝置。基部可以包含歧管， 而附連柱子包含與歧管流體連接的集塵入口。
此外，柄部可以包括與歧管流體連接的導管，並且柄部在與歧管 相對的導管末端可以包括用於與真空源連接的出口，從而吸取粉塵從 研磨工作面穿過入口、穿過附連柱子進入歧管，穿過導管、穿過出口 並進入遠端收集裝置。在另一方面，砂磨工具可以包括與柄部連接的 延長杆。
在另一方面，本發明提供了包括手持式、手動操作的砂磨工具的 砂磨系統、與砂磨工具連接的旋風除塵器分離裝置以及與旋風除塵器
分離裝置連接的真空源，其中砂磨工具具有基部和柄部基部具有包 括由其向外延伸的多個附連柱子的下表面，而柄部與基部的下表面相 對，以用於使用者抓握和操控該工具。旋風除塵器分離裝置可以包括 頂部和底部，其中頂部包括入口和出口，底部具有收集室以用於收集 從進入旋風除塵器分離裝置的受汙染的流體流中分離的粉塵和碎屑。 在另一方面，利用具有平滑內表面的柔性軟管將旋風除塵器分離裝置 與砂磨工具連接。
某些實施例的優點包括能夠拋光緊鄰邊緣區域的表面，該工具可 以是重量輕、易於製造和使用、耐用、噪音低和不會很快堵塞的，而 且可以與工具一起使用具有多種形狀和尺寸的砂磨海綿。


結合附圖，將對本發明進行進一步描述，其中 圖1為根據本發明的砂磨工具的分解透視圖； 圖2為沿圖1的2-2截取的橫截面側視圖3為可以形成集塵砂磨系統一部分的旋風除塵器分離裝置的圖 解示意圖。
具體實施例方式
現在參見附圖，其中類似的附圖標記是指整個幾個視圖的類似的 或對應的部分，圖1和圖2示出了手持式、手動操作的砂磨工具2和 以可拆卸地附接到砂磨工具2的砂磨海綿4形式的彈性磨料製品。術 語"手動操作"指工具2不是電動工具的事實。也就是說，操作工具2 所需要的所有動力均由使用者(未示出)提供，而工具2本身不包括 電機。然而應該認識到，本發明的原理可以適用於電動工具，並且不 必局限於手控的砂磨工具。
砂磨工具2 —般包括基部6和柄部8:基部具有相對的上表面6a 和下表面6b，而柄部8從上表面6a延伸，可供使用者抓握，從而允許 使用者移動和操縱砂磨工具2以執行手動砂磨。在圖示實施例中，基 部6為大致矩形，而基部6是下表面6b包括大致平坦的內表面區域。 根據砂磨工具2的特徵方面，多個附連柱子2a從與柄部8相對的基部 6的下表面6b向外延伸。如下更完整的描述，附連柱子2a用於可拆卸 地將砂磨海綿4固定到鄰近基部6下表面6b的砂磨工具2。
附連柱子2a的長度小於砂磨海綿4的厚度。這樣，當砂磨海綿4 設置在砂磨工具2上時，附連柱子2a被包含砂磨海綿4中並被砂磨海 綿隱藏。也就是說，沒有附連柱子2a的部分延伸穿過砂磨海綿4。在 圖示實施例中，附連柱子2a為剛性中空圓柱體。附連柱子2a的直徑通 常大於約l/8英寸，長度大於約l/8英寸。具有其它形狀和尺寸的附連 柱子2a在本發明的範圍之內。如下所述，附連柱子2a通常為中空的以 允許集塵，但它們也可以是實心的。為了防止當砂磨海綿4固定到砂磨工具2上時旋轉，砂磨工具具
有至少兩根附連柱子2a。也就是說，通過為砂磨工具2提供至少兩根 附連柱子2a，除非損壞海綿4或工具2，否則砂磨海綿4不能相對於砂 磨工具2旋轉。此外，為得到更加牢靠的連接，附連柱子2a通常間距 均勻地或均勻地分布在基部6的下表面6b上。只要在砂磨工具2和砂 磨海綿4之間形成足夠堅固的連接，附連柱了2a的數量、尺寸和布置 方式對於本發明而言並不重要。砂磨工具通常包括四到十根附連柱子 2a。
砂磨海綿4包含設置的並適於接納和匹配接合附連柱子2a的多個 開口 10，從而與砂磨工具2形成壓縮或摩擦貼合附連。在圖示實施例 中，基部包括呈兩行布置的六根附連柱子2a，而砂磨海綿4包含六個 對應開口 10，該開口圍繞每個相關附連柱子2a形成壓縮或摩擦貼合。 這樣，使用者可以易於從砂磨工具2移除砂磨海綿4，用於清潔砂磨海 綿4或將其置換為新的砂磨海綿。
在圖示實施例中，開口 10為從砂磨海綿4的一個主表面延伸到相 對主表面的通孔，從而允許粉塵和碎屑被吸取進入開口 IO並穿過砂磨 海綿4。如果砂磨工具2僅被用做手柄而不作為集塵系統的一部分，則 開口 10不需要延伸穿過砂磨海綿4。也就是說，開口 IO可以是僅部分 延伸進入砂磨海綿4的腔或孔。砂磨海綿4 一般包括泡沫基部4a以及 粘附到基底4a磨粒4b。在圖示實施例中，砂磨海綿4為矩形稜柱形狀。 磨粒設置在砂磨海綿4的頂部、底部和側面上，而砂磨海綿4的端面 一般來講不含磨粒。結合本發明可構思出具有至少一個研磨表面的任 何砂磨海綿。
用附連柱子2a而不是覆蓋物型支撐物形成砂磨工具2和砂磨海綿 4之間的連接的優點是摩擦貼合連接全部在砂磨海綿4的內部主體內 形成。也就是說，將砂磨海綿4設置在附連柱子2a上，從而使砂磨海綿4可拆卸地連接到砂磨工具2上。這樣，可以設計砂磨工具2以使 得基部6的整個外圍邊緣被包含在砂磨海綿4的外圍邊緣內。這樣， 砂磨海綿4的整個周邊保持游離並且沒有阻礙，使得砂磨工具2不會 妨礙使用者砂磨緊鄰邊緣的工作表面。在砂磨海綿4主體內通過附連 柱子2a形成的壓縮貼合不利用砂磨海綿4的周邊側面，並通過不利用 砂磨海綿4的周邊，附連柱子2a不妨礙鄰接另一個表面的工作表面的 砂磨。換種說法，通過提供內部連接，砂磨海綿4的外邊緣一直為暴 露的，以使得將砂磨海綿4可以直接調整到與鄰近要砂磨的工作表面 的壁表面接觸。
此外，只要砂磨海綿設置的開口不是這樣匹配砂磨工具2上提供 的附連柱子2a的尺寸、形狀和布置方式，通過提供內部連接界面而不 是利用砂磨海綿周邊的連接界面，可以將不同尺寸和形狀的砂磨海綿 固定到砂磨工具。
在圖示實施例中，砂磨工具2包含集塵網，以用於從研磨工作表 面收集、容納粉塵和碎屑並將其傳送到遠端收集和存儲裝置，下文將 更詳細地描述。基部6包含歧管12，附連柱子2a為中空並包含與歧管 12流體連接的集塵入口 14，而柄部8包含從歧管12以流體連接延伸 至出口 18的導管16。可以利用真空源20 (圖3)通過軟管22連接出 口 18，以從研磨工作表面吸取粉塵和碎屑穿過入口 14，穿過附連柱子 2a進入歧管12，通過導管16穿過柄部8，穿過出口 18，最後進入遠端 收集和存儲系統。遠端收集和存儲系統可以是真空源20本身，或它可 以另外包括分離器(例如下述的旋風除塵器分離裝置24)，其中真空 源可以是常規溼式/乾式市售真空源。
現在參見圖3，圖中示出的旋風除塵器分離裝置24可以被連接到 砂磨工具2和真空源20之間以形成粉塵收集和存儲系統。具有集塵能 力的砂磨工具的缺點是真空源趨向於很快堵塞。常規真空源(例如) 通常包括終端型過濾器，該過濾器通過迫使空氣透過過濾器來從氣流中移除汙染物。由於在大多數砂磨操作過程中會生成大量粉塵，這樣 的過濾器將很快堵塞。旋風除塵器分離裝置24通過在氣流到達真空源 之前清除氣流中包含的大部分汙染物來克服這個缺點，從而使真空源 過濾器的使用壽命顯著增加。
根據本發明可以構思出其它的集塵網。例如，不具有穿過柄部8
流到出口 18的含塵流體流，基部6的上表面6a可以包括可與真空源 20連接的出口。
根據砂磨系統的另一個特性化方面，利用具有平滑內表面的柔性 軟管22將旋風除塵器分離裝置24與砂磨工具2和真空源20連接。以 實現期望的集塵程度通常需要的流速工作時，具有波狀內表面的常規 軟管所產生的聲音級別趨向於令人不適。己發現，以相同流速工作時， 具有平滑內表面的軟管噪音更低。具有平滑內表面的直徑為15mm的 適用軟管可得自華盛頓州卡爾司堡市的A-M Systems公司。
旋風除塵器分離裝置24 —般包括具有惻入口 26和頂部出口 28的 頂部24a和具有收集室30的底部24b，其中收集室用於收集從進入旋 風除塵器分離裝置24的受汙染氣流移除的粉塵和碎屑。為允許方便清 潔，收集室30與頂部24a以螺紋連接。在本發明的一個理想的實施例 中，旋風除塵器分離裝置24的頂部24a的上直徑Du為約75mm，下 直徑Dt為約35mm，高度H為約140。
當以75每分鐘立方英尺(cfm)的體積流速工作時，該旋風除塵器分 離裝置移除進入氣流中大約98重量％的汙染物，其中氣流由砂磨木製 表面時60粗粒的3M Sandblaster砂磨海綿產生。旋風除塵器分離裝置 24通常小且輕到足以攜帶(即由使用者攜帶)，但它也可以與真空源 結合併用作更靜止的配件。
本領域的普通技術人員可以理解，在不脫離本發明概念的情況下可以對上述本發明進行各種改變和修改。例如，可將砂磨工具2與延 長杆相連接以用於砂磨難以達到的區域。此外，砂磨工具可以具有接
口墊，該接口墊通過附連柱子2a可拆卸地固定到基部6的下表面，並 且片狀磨料可以被可拆卸地固定到接口墊。因此，本發明的範圍不應 受本專利申請中所描述的結構的限制，而是僅受權利要求中描述的結 構和那些結構等同物的限制。
權利要求
1.一種手持式、手動操作的砂磨工具，包括(a)基部，所述基部具有下表面，所述下表面包括由其向外延伸的多個附連柱子；以及(b)柄部，所述柄部與所述基部的下表面相對，用於使用者抓握並操縱所述工具。
2. 根據權利要求1所述的砂磨工具，還包括鄰近所述下表面可拆 卸地固定到所述基部的磨料製品。
3. 根據權利要求2所述的砂磨工具，其中所述磨料製品包含開口， 所述開口的尺寸適於接納並匹配接合所述附連柱子，從而使所述磨料 製品與所述工具相連接。
4. 根據權利要求3所述的砂磨工具，其中所述開口為從所述磨料 製品的一個主表面延伸到相對的主表面的通孔。
5. 根據權利要求4所述的砂磨工具，其中所述磨料製品為彈性磨料帝lj品。
6. 根據權利要求5所述的砂磨工具，其中所述磨料製品為具有至 少四個研磨側面的矩形稜柱。
7. 根據權利要求6所述的砂磨工具，其中所述磨料製品包括泡沫 基底，磨粒粘附到所述基底。
8. 根據權利要求7所述的砂磨工具，其中所述磨料製品的厚度大 於所述附連柱子的長度。
9. 根據權利要求8所述的砂磨工具，其中所述附連柱子為剛性中 空圓柱體，所述圓柱體的直徑大於約1/8英寸，長度大於約l/8英寸。
10. 根據權利要求9所述的砂磨工具，其中所述工具的下表面包 括4到IO根附連柱子。
11. 根據權利要求1所述的砂磨工具，其中所述附連柱子呈兩行 布置。
12. 根據權利要求1所述的砂磨工具，其中所述基部的整個周邊 邊緣被包含在所述磨料製品的周邊邊緣內。
13. 根據權利要求1所述的砂磨工具，其中所述工具包含用於從 研磨表面收集、容納粉塵和碎屑並將其傳送到遠端收集裝置的集塵網。
14. 根據權利要求1所述的砂磨工具，其中所述基部包含歧管， 並且所述附連柱子包含與所述歧管流體連接的集塵入口。
15. 根據權利要求1所述的砂磨工具，其中所述柄部包括與所述 歧管流體連接的導管，並且其中所述柄部在與所述歧管相對的導管末 端還包括用於與真空源連接的出口，從而從所述研磨工作表面吸取粉 塵穿過所述入口、穿過所述附連柱子進入所述歧管、穿過所述導管、 穿過所述出口並進入遠端收集裝置。
16. 根據權利要求1所述的砂磨工具，還包括與所述柄部連接的 延長杆。
17. —種砂磨系統，包括(a)手持式、手動操作的砂磨工具，包括(i)基部，所述基部具有下表面，所述下表面包括由其向外延伸的多個附連柱子；以及(ii)與所述基部的下表面相對的柄部，用於使用者抓握和操縱 所述工具；(b)與所述砂磨工具連接的旋風除塵器分離裝置；以及 (C)與所述旋風除塵器分離裝置連接的真空源。
18. 根據權利要求17所述的砂磨系統，其中所述旋風除塵器分離 裝置包括頂部和底部，所述頂部包括入口和出口，所述底部具有收集 室，用於收集從進入所述旋風除塵器分離裝置的受汙染的流體流中分 離的粉塵和碎屑。
19. 根據權利要求18所述的砂磨系統，其中利用具有平滑內表面 的柔性軟管將所述旋風除塵器分離裝置與所述砂磨工具相連接。
全文摘要
一種手持式、手動操作的砂磨工具，包括具有下表面的基部和與所述基部的下表面相對的柄部，所述下表面包括由其向外延伸的多根附連柱子，所述柄部便於使用者抓握和操縱所述工具。
文檔編號B24B55/00GK101553343SQ200780044434
公開日2009年10月7日 申請日期2007年11月30日 優先權日2006年12月1日
發明者克裡斯·A·米尼克 申請人:3M創新有限公司