用于樞轉(zhuǎn)電動(dòng)工具的自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)及其操作方法

授權(quán)公告號(hào)：CN105592963B

授權(quán)公告日：2018.03.09

專利權(quán)人：羅伯特·博世有限公司;羅伯特·博世工具公司

發(fā) 明 人： G·馮P·扎亞拉曼

斜切鋸是電動(dòng)工具產(chǎn)品系列中的一種，操作斜切鋸時(shí)，因其鋸片非常尖銳，并以高速率運(yùn)動(dòng)?？赡軙?huì)在幾乎瞬間發(fā)生嚴(yán)重的損傷，例如嚴(yán)重受傷的手指和很深的切口。

為此，多種不同的安全系統(tǒng)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用于斜切鋸，以對(duì)應(yīng)以高速運(yùn)動(dòng)的暴露鋸片原有危險(xiǎn)。安全系統(tǒng)為鋸片防護(hù)裝置，鋸片防護(hù)裝置可運(yùn)動(dòng)地包封鋸片，從而提供了必須在旋轉(zhuǎn)鋸片暴露之前運(yùn)動(dòng)的物理屏障。雖然鋸片防護(hù)裝置有效地防止一些傷害，使用者的手指仍然接近運(yùn)動(dòng)的鋸片，特別是當(dāng)在斜切鋸用于使工件成型試圖固定工件的時(shí)候。

目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的斜切鋸安全系統(tǒng)，旨在當(dāng)使用者的手接近或者接觸鋸片時(shí)停止鋸片。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種停止裝置，其包括插入鋸片的鋸齒中的制動(dòng)裝置。在一般情況下，當(dāng)檢測(cè)到人在鋸片附近時(shí)，信號(hào)被處理并發(fā)送到制動(dòng)機(jī)構(gòu)以在短時(shí)間內(nèi)停止鋸片旋轉(zhuǎn)。這樣的系統(tǒng)在美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)No. 2011/0048197中公開(kāi)。在其他系統(tǒng)中，機(jī)械或電氣制動(dòng)器被使用。然而，在所有這些系統(tǒng)中，鋸片的短停止時(shí)間產(chǎn)生大的角動(dòng)量，其將以很大的力向上或向下擺動(dòng)頭部（取決于斜切鋸的鋸片或電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向），這對(duì)工具的結(jié)構(gòu)是破壞性的。除了引起對(duì)工具的危險(xiǎn)，高角動(dòng)量力引起對(duì)使用者的額外損傷風(fēng)險(xiǎn)。

因此，需要一種簡(jiǎn)單且可靠的構(gòu)造，其降低用于傳送高角動(dòng)量力到工具從而使工具運(yùn)動(dòng)的可能。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，用于樞轉(zhuǎn)電動(dòng)工具的自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)包括切削組件，支撐切削組件的切削臂，通過(guò)樞軸支撐切削臂的鉸接部，可操作地連接到切削組件的主制動(dòng)系統(tǒng)，可操作地連接到鉸接部的輔助制動(dòng)系統(tǒng)，以及安全電路，其構(gòu)造用于感測(cè)不安全狀況，并且響應(yīng)于感測(cè)到不安全狀況，（i）控制主制動(dòng)系統(tǒng)以抵抗由切削組件支撐的鋸片的旋轉(zhuǎn)，以及（ii）控制輔助制動(dòng)系統(tǒng)以抵抗切削臂的旋轉(zhuǎn)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，操作用于樞轉(zhuǎn)電動(dòng)工具的自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的方法包括以切削臂支撐切削組件，使用安全電路感測(cè)不安全狀況，響應(yīng)于感測(cè)到不安全狀況，利用安全電路控制主制動(dòng)系統(tǒng)以抵抗由切削組件支撐的鋸片的旋轉(zhuǎn)，以及響應(yīng)于感測(cè)到不安全狀況，利用安全電路控制輔助制動(dòng)系統(tǒng)以抵抗切削臂的旋轉(zhuǎn)。

實(shí)施方式

為了促進(jìn)對(duì)公開(kāi)原理的理解，現(xiàn)說(shuō)明圖例中描述的實(shí)施例。應(yīng)理解的是，不會(huì)由此旨在對(duì)該公開(kāi)的范圍進(jìn)行限制。還應(yīng)理解的是，該公開(kāi)包括對(duì)所示實(shí)施例的任何替換和修改，并且包括公開(kāi)原理的進(jìn)一步應(yīng)用，如公開(kāi)所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員通常將認(rèn)識(shí)到的。

圖1所示出了斜切鋸組件100。斜切鋸組件100包括基座102和轉(zhuǎn)臺(tái)104，其可在基座102上旋轉(zhuǎn)。斜切鋸組件100還包括安裝在切削頭支撐組件108上的切削頭106。切削頭106（可稱為“切削組件”）包括電機(jī)110，其可操作以旋轉(zhuǎn)圓形鋸片112。

切削頭支撐組件108附接到轉(zhuǎn)臺(tái)104并且構(gòu)造用于支撐切削頭106，使得切削頭106可以在轉(zhuǎn)臺(tái)104上運(yùn)動(dòng)，并且在由轉(zhuǎn)臺(tái)104支撐的工件上執(zhí)行切削操作。附接到基座102的裂口柵欄114可用于使其上的工件對(duì)齊。

圖1

切削頭支撐組件108包括傾斜臂116，切削臂118，第一樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)120，以及第二樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)122。傾斜臂116（在本文中也稱為“傾斜柱”）提供用于斜切鋸組件100的傾斜支撐結(jié)構(gòu)。

傾斜臂116通過(guò)第一樞軸機(jī)構(gòu)120樞轉(zhuǎn)地附接到轉(zhuǎn)臺(tái)104。第一樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)120包括鉸接部布置，其使得支撐組件108的傾斜臂116在設(shè)置過(guò)程期間能夠相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)104樞轉(zhuǎn)。特別地，這種布置構(gòu)造用于使得傾斜臂116能夠在切削操作之前在向左方向上或向右方向上從垂直位置（如圖1-2中所示）樞轉(zhuǎn)至45°（未示出）或更大的角度。這種樞轉(zhuǎn)允許切削組件106的鋸片112從傾斜角接近轉(zhuǎn)臺(tái)104，并且在支撐在臺(tái)104上的工件上執(zhí)行有角度的切削，如該領(lǐng)域中公知的。

支撐組件108的切削臂118提供用于切削組件106的支撐。切削臂118經(jīng)由樞軸F可樞轉(zhuǎn)地連接到鉸接部F。樞軸F使得切削組件106能夠在切削操作過(guò)程中相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)104和基座102樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種樞轉(zhuǎn)允許切削組件106的鋸片112朝向和遠(yuǎn)離水平轉(zhuǎn)臺(tái)104運(yùn)動(dòng)以執(zhí)行切削操作。在其他實(shí)施例中，切削臂118可以安裝到鉸接部F部件并且鉸接部F部件安裝到軌道（滑動(dòng)斜切鋸）。用于切削臂118的另一構(gòu)造是在第二樞軸122處利用樞軸直接安裝在傾斜臂116上（裁斷鋸——非滑動(dòng)或滑移斜切鋸）。

切削組件106包括連接到切削臂118的手柄126，以促進(jìn)切削組件106相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)104的運(yùn)動(dòng)。手柄126設(shè)計(jì)成和尺寸設(shè)計(jì)成在執(zhí)行切削操作時(shí)由人手抓握。這允許使用者容易地樞轉(zhuǎn)切削組件106。開(kāi)關(guān)（未示出）可以設(shè)置在手柄126上，以允許使用者在切削操作期間容易地使電電機(jī)110通電和斷電。鋸片防護(hù)裝置128覆蓋圓形鋸片112的頂部。下部鋸片防護(hù)裝置124（為了清楚目的以虛線示出）可旋轉(zhuǎn)地安裝到切削頭組件106。下部鋸片防護(hù)裝置124被構(gòu)造用于當(dāng)切削頭組件106朝向轉(zhuǎn)臺(tái)104樞轉(zhuǎn)由此暴露圓形鋸片112時(shí)相對(duì)于切削頭組件106在順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

電機(jī)110和鋸片112之間的連接參照?qǐng)D2和3進(jìn)一步描述。電機(jī)110具有輸出軸130，其驅(qū)動(dòng)小齒輪132。小齒輪132可操作地連接到齒輪134，其驅(qū)動(dòng)離合器/制動(dòng)器組件133。離合器/制動(dòng)器組件的輸出部是主制動(dòng)組件138。在一個(gè)實(shí)施例中，主制動(dòng)組件138是在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No. 2011/0048197中所述的制動(dòng)組件，其通過(guò)引用全文并入本文。

主制動(dòng)組件138驅(qū)動(dòng)皮帶輪140，其可操作地通過(guò)皮帶144連接到皮帶輪142。在一些實(shí)施例中，皮帶輪系統(tǒng)被替換為齒輪傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。皮帶輪142被可操作地連接到齒輪146，其驅(qū)動(dòng)齒輪148，該齒輪148可操作地連接到驅(qū)動(dòng)軸150，鋸片112安裝在驅(qū)動(dòng)軸150上。電機(jī)110與齒輪和皮帶輪一起，構(gòu)造成使得鋸片112向下旋轉(zhuǎn)。

小齒輪132還連接到換向齒輪152。換向齒輪152驅(qū)動(dòng)齒輪154，該齒輪154驅(qū)動(dòng)輔助離合器/制動(dòng)器組件。輔助制動(dòng)組件操作地連接到鉸接部F。

圖2所示出了可操作地連接到離合器/制動(dòng)器組件133的安全電路160，鋸片傳感器162（位于鄰近驅(qū)動(dòng)軸150處）和電機(jī)110。安全電路160包括處理器164和存儲(chǔ)器166。存儲(chǔ)器166內(nèi)的程序指令由處理器164執(zhí)行，從而進(jìn)行歸因于其中的安全電路的動(dòng)作中的至少一些。安全電路160檢測(cè)何時(shí)使用者過(guò)于靠近地接近或接觸鋸片112，并發(fā)出信號(hào)，該信號(hào)斷開(kāi)離合器136并激活主制動(dòng)組件138以快速停止，在No.2011/0048197專利公開(kāi)中有更詳細(xì)討論。

安全電路160進(jìn)一步連接到離合器156和輔助制動(dòng)器組件158。在感測(cè)到安全狀況時(shí)，信號(hào)被發(fā)送至離合器/制動(dòng)器組件133中的電磁鐵，并且離合器156被釋放且輔助制動(dòng)器組件158被激活。輔助制動(dòng)器組件158的觸發(fā)時(shí)機(jī)可以與主制動(dòng)組件138同步地發(fā)生或者在預(yù)定時(shí)間之后發(fā)生。在一些實(shí)施例中，時(shí)機(jī)取決于具體應(yīng)用（例如，取決于斜切鋸或圓鋸）。

在一些斜切鋸應(yīng)用中，例如圖1的實(shí)施例，觸發(fā)時(shí)機(jī)還是切削頭106的旋轉(zhuǎn)位置的函數(shù)。在一些實(shí)施例中，安全電路構(gòu)造用于執(zhí)行主制動(dòng)系統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng)上的可用性/可操作性測(cè)試。在一些實(shí)施例中，在主制動(dòng)系統(tǒng)和/或輔助制動(dòng)系統(tǒng)的故障檢測(cè)的事件中，安全電路禁止鋸操作。在其他實(shí)施例中，在主制動(dòng)系統(tǒng)的故障檢測(cè)的事件中，安全電路在一些實(shí)施例中禁止輔助制動(dòng)組件和鋸操作。

因輔助制動(dòng)組件158與主制動(dòng)系統(tǒng)138并行工作，動(dòng)態(tài)平衡機(jī)構(gòu)被應(yīng)用于鋸。輔助制動(dòng)組件158被選擇成類似于主制動(dòng)系統(tǒng)138，以減小由主制動(dòng)系統(tǒng)138產(chǎn)生的破壞性的能量。兩個(gè)制動(dòng)部件相應(yīng)地被設(shè)計(jì)尺寸。

圖2

圖3

圖4

當(dāng)鋸片112在圖3的箭頭200的方向上旋轉(zhuǎn)和主制動(dòng)系統(tǒng)138被激活時(shí)，在圖4的箭頭202的方向上產(chǎn)生大的角動(dòng)量，其迫使切削臂118在箭頭202的方向上圍繞樞軸122樞轉(zhuǎn)。然而，輔助制動(dòng)系統(tǒng)158由于換向齒輪152在與主制動(dòng)系統(tǒng)138相反的方向上旋轉(zhuǎn)，如圖3中的箭頭204和206所示。因此，輔助制動(dòng)系統(tǒng)158在與圖4的箭頭202相反的方向上產(chǎn)生大的角動(dòng)量。輔助制動(dòng)系統(tǒng)158尺寸設(shè)計(jì)是必需的，因?yàn)槠湎Ｍ钚』w工具重量和尺寸。輔助制動(dòng)系統(tǒng)可以是更小的并且重量小于主制動(dòng)系統(tǒng)，但是需要比主制動(dòng)系統(tǒng)更快地旋轉(zhuǎn)，從而抵消由主制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的力。其他修改可以用于提供預(yù)期的力矩臂，以抵消由主制動(dòng)系統(tǒng)138產(chǎn)生的力，以用于兩個(gè)系統(tǒng)之間的其他差異，例如系統(tǒng)的位置。

舉例來(lái)說(shuō)，在不包括鉸接部的系統(tǒng)中，如上所述的系統(tǒng)被修改，使得輔助制動(dòng)器在系統(tǒng)的殼體或基座上操作。相應(yīng)地，主制動(dòng)系統(tǒng)以與上述相同的方式停止鋸片的旋轉(zhuǎn)，而輔助制動(dòng)系統(tǒng)在同時(shí)或在主制動(dòng)系統(tǒng)激活之后不久作用到殼體或基座上以減小殼體或基座的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)上述公開(kāi)內(nèi)容，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)利用主制動(dòng)器實(shí)施，以減小到電動(dòng)工具結(jié)構(gòu)的輸出力，從而使得能夠在預(yù)定時(shí)間內(nèi)制動(dòng)以減緩可能損傷。動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)使得能夠平衡和控制電動(dòng)工具，例如斜切鋸頭組件和圓鋸。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)是類似于No. 2011/0048197專利公開(kāi)的機(jī)械制動(dòng)器。

在各種實(shí)施例中，基于其轉(zhuǎn)速和主制動(dòng)器的轉(zhuǎn)速和其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)被相應(yīng)地設(shè)計(jì)尺寸。

動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)可以利用順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛏系碾姍C(jī)旋轉(zhuǎn)構(gòu)造，取決于特定實(shí)施例。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)是機(jī)械制動(dòng)器，其中制動(dòng)力能夠被引導(dǎo)至鋸片鋸齒、鋸片壁、輸出軸、或任何驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如，主制動(dòng)器可以是機(jī)械制動(dòng)器，例如與鋸片鋸齒接觸的鋁塊，或任何摩擦材料，其與鋸片壁、輸出軸、或任何驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)是噴射物質(zhì)的煙火機(jī)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)是在電機(jī)組件內(nèi)產(chǎn)生的電子制動(dòng)。

雖然以特定的構(gòu)造示出，除了所示的方位以外，動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)為了緊密度能夠以任何方位構(gòu)造。

雖然該公開(kāi)已經(jīng)在附圖和前面的描述中進(jìn)行了示出和描述，其應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的且不限于具體特征。應(yīng)理解的是，僅展現(xiàn)了優(yōu)選的實(shí)施例，落入該公開(kāi)范圍內(nèi)的所有變化、修改和進(jìn)一步應(yīng)用都要求得到保護(hù)。