素食電鋸

許志剛

項目的確立

在農(nóng)村和許多小型工廠中，圓盤臺鋸的使用量非常大。這種電鋸構造簡單、成本低、工作效率高，但這種電鋸在使用時不小心很容易發(fā)生事故。由于教學需要，我時常和村里的木工有來往交流，和他們談起這個問題時發(fā)現(xiàn)，他們和他們認識的很多木工幾乎都被這種電鋸傷到過，嚴重的要落下殘疾。我家對門的大叔是一位從業(yè)近50年的老木工，20年前，就有一次不小心被這種電鋸鋸掉了2根手指，讓人看了心痛。因此，我非常注意這方面的信息，并了解到已經(jīng)有人想到在人體觸碰到鋸片時，用斷電、剎車等方法讓鋸片停止轉(zhuǎn)動，無奈鋸片等轉(zhuǎn)動部分的巨大慣性無法克服，等到鋸片停下來，甚至十幾秒幾十秒時間已經(jīng)過去，傷害已經(jīng)形成。所以市場上一直沒有實用的安全臺鋸出現(xiàn)，只是出現(xiàn)了一些臺面以上部分的防護裝置，但這些裝置也給操作者帶來了諸多的不方便。因此本人覺得設計一款有安全保障且使用方便的圓盤臺鋸很有必要。

既然解決問題的難點在于鋸片轉(zhuǎn)動的巨大慣性，能否利用這種慣性來達到保護的目的？在這種思路的支持下，一款新型安全電鋸的設計方案就產(chǎn)生了。

科學原理

在本項目中，機械部分的主要組成部分為剎車條和活動鋸軸。剎車條可以左右平移，靠在鋸齒上或脫離鋸齒；鋸軸總成是活動的，可以向下運動（見圖1）。正常使用時，剎車條由鎖扣鎖住，與鋸片保持一定距離（圖2左）；鋸軸總成也被鎖扣固定在一定高度上。2個鎖扣是聯(lián)動的。當手觸碰到鋸片時，由觸碰識別部分在極短時間內(nèi)檢測到電信號，再把這個信號放大，控制脫扣裝置，讓鎖扣裝置動作。鎖扣裝置動作后，會同時產(chǎn)生2個動作：①在彈簧的牽引下，剎車條向鋸片迅速靠攏（圖2中）；②鋸軸總成解鎖，在彈簧及重力的作用下，鋸軸總成開始向下運動（圖2右）。雖然慣性會使鋸片繼續(xù)轉(zhuǎn)動，但這時鋸齒已經(jīng)咬住剎車條，由于反沖力的存在，使得鋸片減速轉(zhuǎn)動的同時受到向下移動的外力，使得鋸軸總成更加快速地下降，從而使其迅速離開臺面。鋸片工作時轉(zhuǎn)速越高，鋸片向下移動的速度會越快。雖然人手觸到鋸片時，由于人的反應速度的滯后，來不及脫離鋸片，但由于鋸片已經(jīng)在向下運動，開始遠離手指，從而可以把鋸片對人的傷害降至最低。

本項目的電子電路部分由隔離變壓器、信號檢測、信號放大、電磁鐵等部分組成，其原理見圖3。隔離變壓器產(chǎn)生135V的電壓，經(jīng)過電流互感器和限流電阻（限制為最大1mA）接在鋸片與地之間。當人手觸到鋸片后，會在鋸片與地之間形成通路，電流互感器會把這個電流檢測到（本裝置設計的可靠動作電流是100 uA，人幾乎感覺不到），并將其變成電壓信號，觸發(fā)可控硅?？煽毓鑼ê?，電磁鐵回路隨即導通，使整個鎖扣機構開始脫扣動作。

由于采用了隔離變壓器，檢測信號與市電隔離，并且將最大電流限制為不大于1 mA，確保了人身安全。信號檢測部分采用了電流互感器，檢測的是電流信號，與電壓信號檢測的方式相比，受干擾極小，動作穩(wěn)定可靠，不會產(chǎn)生誤動作。

本項目的創(chuàng)新點

該裝置的最大創(chuàng)新點在于將鋸片轉(zhuǎn)動的慣性加以利用，把慣性力轉(zhuǎn)變?yōu)殇徠蛳逻\動的動力，在給鋸片減速的同時，使鋸片迅速脫離臺面。

采用直流電機作臺鋸動力源，在電機斷電的同時，把電機的電源線短路使電機制動。

脫扣動作的同時，將電機與鋸軸的傳動脫離。

通過以上多種動作聯(lián)合作用，發(fā)生意外時，可以將鋸片對人的傷害降到最低，手部可能產(chǎn)生的傷口非常小，最多只需要一張創(chuàng)可貼就可處理。

同類產(chǎn)品情況調(diào)查

在“中國專利查詢系統(tǒng)”中，以“安全電鋸”為關鍵詞搜索，只查到1項結果，早已失效，且沒有查到相關的資料。在百度搜索引擎中，以“安全電鋸”為關鍵詞，共得到約208萬個結果，但幾乎全部是“電鋸安全使用”方面的內(nèi)容，沒有查到與本設計相同或相似的結果。

進一步完善該項目的設想

本項目雖初步制成，尚有許多地方需要改進。

把鋸軸與鋸片脫離，進一步降低鋸片的慣性。

改善鎖扣機構設計，降低脫扣需要的外力，提高脫扣速度。

重新設計電子電路，進一步縮短響應時間。

臺面以上部分增加機械保護裝置與報警裝置。

增加除塵、靠尺、深度調(diào)節(jié)、斜切等輔助裝置。

基于以上幾點，本裝置還有較大的改進空間，在今后的制作中應逐步完善，力爭打造一款多方位保護的安全電鋸。

專家評語

項目研究了一種安全電鋸，利用慣性力使得臺鋸的鋸片迅速離開臺面并停止轉(zhuǎn)動，減輕對使用者的傷害。方案合理，構思巧妙，有較好的創(chuàng)新性，有很好的實用性和應用前景。