CN102554887A - 作业工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种作业工具,其减速机构不存在齿隙。该作业工具具有行星减速机构(131),行星减速机构(131)具有:驱动部件(135),其被动力源(111)驱动而转动;从动部件(139),其与驱动部件(135)设在同一轴线上且能转动,顶端工具(119)还连接在其上;中间部件(137),其设在驱动部件(135)和从动部件(139)之间。其中,中间部件(137)为行星部件,驱动部件(135)被驱动而转动时,在作用于中间部件(137)和驱动部件(135)之间的接触面上的摩擦力的作用下,中间部件(137)至少产生自转,以此对驱动部件(135)的转动进行减速并将转动动力传递给从动部件(139)。
Description
技术领域
本发明涉及一种作业工具,由该作业工具驱动顶端工具而进行所需的加工作业。
背景技术
在日本发明专利公开公报特开2008-173739号(专利文献1)中公开有一种螺丝拧紧机,其具有作为动力传递机构的行星齿轮机构,由该行星齿轮机构对电机的转动进行减速并将转动动力传递给顶端工具。当螺丝拧紧机具有行星齿轮机构时具有以下优点:不仅能获得较大的减速比和拧紧力,还能将输入轴和输出轴设在同一轴线上等。
但是采用齿轮减速机构时,由于存在齿隙,而其为噪音产生源。特别对于转速较高的减速器,其影响越是明显。
【专利文献1】:日本发明专利公开公报特开2008-173739号
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种作业工具,其减速机构不存在齿隙。
为了实现上述目的,根据本发明优选的实施例,作业工具构成为驱动顶端工具而对被加工件进行所需的加工作业。所述作业工具具有:动力源,其用来驱动顶端工具;行星减速机构,由其将该动力源的转动动力传递给顶端工具。行星减速机构具有:驱动部件,其被动力源驱动而转动;从动部件,其与上述驱动部件设在同一轴线上且能转动,顶端工具连接在该从动部件上;中间部件,其设在驱动部件和从动部件之间。其中,中间部件为行星部件,驱动部件被驱动而转动时,在作用于中间部件和该驱动部件之间的接触面上的摩擦力的作用下,该中间部件至少产生自转,以此对驱动部件的转动进行减速并将转动动力传递给从动部件。另外,本发明中的“所需的加工作业”,包括驱动作为顶端工具的拧紧用工作头以使其转动而完成的螺丝拧紧作业、或是依靠砂轮或者研磨材的转动或偏心转动而完成的磨削·研磨作业,或是通过被驱动而转动的锯刀对被加工件进行的切割作业等等。
由于本发明的行星减速机构由摩擦力将驱动部件的转动动力传递给从动部件,所以能消除齿轮减速机构中一定存在的齿隙。从而能降低用行星减速机构进行驱动时的噪音。另外,与行星齿轮机构相比,由于本发明采用由摩擦力传递转动动力的方式,所以形状较为简单,这样其制作也变得容易。
当采用本发明技术方案2所述的作业工具时,其采用以下结构:在驱动部件和从动部件之间设置与驱动部件的转动轴线呈倾斜状态的锥部,中间部件与该锥部摩擦接触,并且,在负载状态下,在中间部件和锥部之间施加推压力。另外,本技术方案中的“负载状态”,是指容许转动动力从驱动部件传递给从动部件的状态,换言之,是指能将驱动部件的转动动力传递给从动部件的状态。
采用该技术方案时,由于采用使中间部件推压在锥部上而产生摩擦力,再由该摩擦力将驱动部件的转动动力传递给从动部件的结构,所以能使沿转动轴线方向作用于上述锥部的推压力,通过楔紧作用而由交叉于该转动轴线方向的径向力来放大它,由此能获得较大的摩擦力,因而本发明能提高动力传递性能。另外,为利用楔紧作用而在锥部产生大于转动轴线方向上的力的径向力,优选将该锥部与转动轴线方向的倾角设定为大于0度而小于45度,尤其优选其在20度以下。
当采用本发明技术方案3所述的作业工具时,其采用以下结构:在无负载状态下,始终在中间部件和锥部之间施加规定大小的预压。另外,本技术方案中的“预压”,较为典型的情况是通过弹性部件的弹力作用来实现。
采用该技术方案时,由于采用了在无负载状态下始终有预压作用的结构,所以能可靠地保持中间部件和锥部之间的接触状态。
当采用本发明技术方案4所述的作业工具时,其采用以下结构:驱动部件和从动部件被驱动而转动时,在中间部件和锥部之间另行施加除规定大小的预压以外的推压力。另外,本技术方案中的“推压力”,较为典型的情况是根据从驱动部件到从动部件的转动动力传递路径上产生的负载(转动阻力),在加压方向上使中间部件以及锥部相对移动而实现。
采用该技术方案时,由于采用在中间部件和锥部之间另行施加推压力的结构,所以能提高锥部和中间部件之间的接触面上的摩擦力,因而本发明能进一步提高动力传递性能。
当采用本发明技术方案5所述的作业工具时,其采用以下结构:其行星减速机构具有行星架,该行星架用来保持作为中间部件的行星部件。从动部件作为行星架而承受由行星部件传递来的动力。
采用该技术方案时,由于采用了从动部件由行星架构成的结构,所以能以中间部件的公转速度驱动从动部件而使其转动。
【发明效果】
本发明能提供一种作业工具,其减速机构不存在齿隙。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的整个螺丝拧紧机的侧剖面图。
图2是表示图1中的主要部分的放大图,表示处于初始状态。
图3是表示图1的主要部分的放大图,表示螺丝拧紧作业的开始状态(表示拧紧用工作头与主轴一起被推向机身部一侧,驱动齿轮的转动动力传递给主轴的动力传递状态)。
图4是表示图1中的主要部分的放大图,表示用来确定拧入深度的定位器抵靠在被加工件上的状态。
图5是表示图1的主要部分的放大图,表示螺丝拧紧作业的结束状态(表示拧紧用工作头被进一步拧入而切断动力传递的状态)。
图6是表示沿图1的剖切线A-A剖切的剖面图。
图7是表示沿图1的剖切线B-B剖切的剖面图。
图8是表示本发明第2实施方式的螺丝拧紧机的动力传递机构的剖面图,表示动力传递被切断的初始状态。
图9是表示上述动力传递机构的剖面图,表示动力传递状态。
图10是表示沿图8的剖切线C-C剖切的剖面图。
图11是表示本发明第3实施方式的螺丝拧紧机的动力传递机构的剖面图,表示动力传递被切断的初始状态。
图12是表示上述动力传递机构的剖面图,表示动力传递状态。
图13是表示沿图11的剖切线D-D剖切的剖面图。
图14是表示本发明第4实施方式的电动圆盘锯的动力传递机构的剖面图,表示动力传递被切断的初始状态。
图15是表示上述动力传递机构的放大剖面图。
图16是表示沿图14的剖切线E-E剖切的剖面图。
图17是表示凸轮面形状的示意图。
【附图标记说明】
101,电动螺丝拧紧机(作业工具);103,机身部(作业工具机身);105,电机壳体;107,齿轮箱;107a,止动件;109,把手;109a,扳机;111,驱动电机(动力源);113,电机轴;115,小齿轮;116,片簧;117,主轴;117a,工作头插入孔;117b,小径轴部;117c,凸缘部;117d,弹簧收装孔;117e,后端面;118,钢球;119,拧紧用工作头(顶端工具);119a,细径部;121,轴承;123,定位器;131,动力传递机构;133,固定毂;134,轴承;135,驱动齿轮(驱动部件);135a,主体部;135b,轮齿;135c,底壁;137,滚子(中间部件);138,挡圈;139,滚子保持部件;139a,主体部;141,轴承;143,轴承;145,滚子设置槽;146,固定毂的锥面;147,驱动齿轮的锥面;149,压缩弹簧;153,固定毂;153a,锥面;154,圆柱销;155,驱动齿轮(驱动部件);155a,轮齿;155b,内周面;157,滚珠(中间部件);158,压缩螺旋弹簧;159;滚珠保持部件(从动部件);159a,圆柱体;161,固定毂;162,轴承;163,驱动齿轮(驱动部件);164,筒部;164a,锥面;165,从动筒状部(从动部件);165a,锥面;166,推力轴承;167,滚子(中间部件);168,压缩弹簧;169,滚子保持部件;169a,凸部;169b,主体部;169c,滚子设置槽;250,电动圆盘锯(作业工具);251,基座;251a,开口;253,圆盘锯机身部(作业工具机身);255,电机壳体;256,安全罩;257,锯片罩;258,内壳;259,把手;261,驱动电机;262,电机轴;263,锯片(顶端工具);264、265,轴承;267,主轴;271,动力传递机构(行星减速机构);273,驱动毂(驱动部件);273a,锥面;275,外侧环状部件;275a,锥面;275b,凸缘部;277,滚子(中间部件);279,滚子保持部件(从动部件);279a,滚子设置槽;281,压缩螺旋弹簧;282,推力轴承;283,小径齿轮;285,大径齿轮;287,凸轮板;289a、289b,凸轮面
具体实施方式
(本发明的第1实施方式)
下面根据图1~图7来详细说明本发明的实施方式。作为作业工具的一个例子,在本实施方式中,用电动螺丝拧紧机来进行说明。图1表示电动螺丝拧紧机101的整体结构。本实施方式中的电动螺丝拧紧机101大体上主要包括:机身部103,其被作为作业工具机身;拧紧用工作头119,其经主轴117安装在上述机身部103的顶端区域(图中右侧)且能拆下;把手109,其连接在机身部103的相反于拧紧用工作头119的一侧。拧紧用工作头119对应于本发明的“顶端工具”。另外,在本实施方式中,为便于说明,以拧紧用工作头119所在一侧为前侧,把手109所在一侧为后侧。
机身部103主要包括:电机壳体105,其用来收装驱动电机111;齿轮箱107,其用来收装动力传递机构131。使用者扣动操作设在把手109上的扳机109a时,驱动电机111通电以实现驱动作用,解除对扳机109a的扣动操作时驱动电机111停止工作。驱动电机111对应于本发明中的“动力源”。
如图3所示,主轴117经轴承121安装在齿轮箱107上,该主轴117能在长轴方向上与该齿轮箱107相对移动并且能绕长轴转动。主轴117的结构为:其顶端部(前端部)具有工作头插入孔117a,被环形片簧116施力的钢球(钢珠)118与插入上述工作头插入孔117a中的拧紧用工作头119的细径部119a卡合时,能够保持该拧紧用工作头119且能拆下它。
如图2所示,用来将驱动电机111的转动动力传递给主轴117的动力传递机构131的主要构成部分为行星滚子式行星减速机构。动力传递机构131对应于本发明的“行星减速机构”。动力传递机构131的构成表示在图2中。动力传递机构131主要包括固定毂133、驱动齿轮135、设在该固定毂133和驱动齿轮135之间的多个呈圆柱状的滚子137和用来保持该滚子137的滚子保持部件139。
固定毂133相当于行星减速机构的太阳部件,其设在主轴117的后方并且固定在齿轮箱107上。驱动齿轮135相当于行星减速机构的外圈部件,其设在固定毂133的前方并且经轴承(角接触球轴承)134安装在主轴117的后部一侧且能与之相对转动,其不能在主轴117的长轴方向上与之相对移动。多个呈圆柱状的滚子137相当于行星减速机构的行星部件,设在驱动齿轮135的内周面和固定毂133的外周面之间。滚子保持部件139相当于行星减速机构的行星架,其用来保持能转动(自转)的滚子137并固定在主轴117上而且能与之一起转动。驱动齿轮135对应于本发明的“驱动部件”,滚子137对应于本发明的“中间部件”,滚子保持部件139对应于本发明的“从动部件”。
驱动齿轮135大致形成杯子形状,在构成该驱动齿轮135的周向方向壁面的主体部135a的开口侧外周上形成有轮齿135b,轮齿135b始终与形成于驱动电机111的电机轴113上的小齿轮115啮合。在该驱动齿轮135的底壁的中央部形成有圆形通孔。滚子保持部件139设在固定毂133和驱动齿轮135之间且大致形成圆筒状,由构成其周向方向壁面的主体部139a保持能自转的滚子137,挡圈138固定安装在该滚子保持部件139的轴线方向上的一端(前端侧)上。主轴117的一端部(后端部)形成有小径轴部117b,该小径轴部117b穿过驱动齿轮135的通孔和滚子保持部件139的挡圈138的环孔而插入固定毂133的筒状孔内。小径轴部117b以松旷的状态(间隙配合)与驱动齿轮135的通孔嵌合,通过压入的方法固定在滚子保持部件139的挡圈138的环孔内,该小径轴部117b支承在固定毂133的筒状孔内且经轴承(套筒)141而在长轴方向上能与该固定毂133的筒状孔相对移动。由于主轴117的小径轴部117b被压入挡圈138中,所以滚子保持部件139与所述主轴117形成一体。
另外,在主轴117的长轴方向上的大致中段位置,形成有与驱动齿轮135的底壁135c的前端面相互面对的凸缘部117c,在该凸缘部117c的后端面和驱动齿轮135的底壁135c的前端面之间插装有用来承受轴向负载的轴承(推力滚子轴承)143。另外,在驱动齿轮135的内周面的底壁135c的后端面一侧设有轴承134。这样,驱动齿轮135形成以下结构:其由上述轴承134、143以被其夹持的状态而保持,支承在主轴117上且能与之相对转动,还能与主轴117在长轴方向上一起移动。另外,由固定在主轴117的小径轴部117b上的滚子保持部件139的挡圈138的前端面抵靠轴承134以防止其松脱。还有,固定毂133、驱动齿轮135、滚子保持部件139和主轴117都设在同一轴线上。
如图6和图7所示,在滚子保持部件139的主体部139a上形成有多个滚子设置槽145,其在周向方向上相隔规定间隔(等间隔),在轴线方向上延伸并且前端侧呈封闭状。滚子137以松旷的状态设在该滚子设置槽145中。这样,滚子137被滚子保持部件139保持在其滚子设置槽145中,滚子137能转动(自转)且能向主轴117的径向方向移动,但其与主轴117在周向方向上的相对移动受限。
如图2所示,在主轴117的长轴方向上,固定毂133和驱动齿轮135设成隔着滚子保持部件139而相互面对的状态。驱动齿轮135的主体部135a的内径制得大于固定毂133的外径,设成该主体部135a的后端侧覆盖固定毂133的前端侧外表面的状态。这样,在与该驱动齿轮135的长轴方向(主轴117的长轴方向)交叉的径向方向上,固定毂133的外周面与驱动齿轮135的主体部135a的内周面相互面对。这样由固定毂133的外周面与驱动齿轮135的主体部135a的内周面,形成与该驱动齿轮135的长轴方向(转动轴线)倾斜规定倾角且相互平行的锥面(圆锥面)146、147。固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147对应于本发明的“锥部”。另外,固定毂133的锥面146为前方一侧(拧紧用工作头一侧)较窄的锥面,相反,驱动齿轮135的锥面147为后方一侧较宽的锥面。
如图2和图6所示,被滚子设置槽145保持的滚子137不仅设在固定毂133的锥面146以及驱动齿轮135的主体部135a的锥面147之间,而且还分别从滚子保持部件139的主体部139a的内表面以及外表面突出出来。另外,滚子137为圆柱滚子,其相互面对的表面相互平行。在滚子137设在固定毂133的锥面146以及驱动齿轮135的锥面147之间的状态下,其分别与锥面146、147呈大致平行的状态。因此,拧紧用工作头119被推到被加工件上时,滚子137与滚子保持部件139、驱动齿轮135一起克服压缩弹簧149的弹力而向后方移动时,能减小固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147之间的间隔,这样滚子137被推压在两个锥面146、147上。即,滚子137被夹在沿主轴117的长轴方向上相互移动的固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147之间而起到楔紧作用。这样,在锥面146、147和滚子137的接触面(抵接面)上产生摩擦力,此时,滚子137不仅自转还绕固定毂133的轴线公转。即,驱动齿轮135的转动动力经滚子137传递给滚子保持部件139,滚子保持部件139和主轴117朝向与驱动齿轮135的转动方向相同的方向减速转动。
在滚子保持部件139以及用来支承主轴117的后端部的轴承141之间,插装有作为用来解除摩擦接触状态的施力部件的压缩弹簧149,由该压缩弹簧149始终对滚子保持部件139、驱动齿轮135和主轴117施以向前方的力。因此,在拧紧用工作头119未被推到被加工件上的状态下,滚子保持部件139、驱动齿轮135和主轴117位于前方位置,固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147之间的间隔变大。所以,被滚子保持部件139保持的滚子137与固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147的推压状态被解除,因而不会产生摩擦力。即,在拧紧用工作头119未被推到被加工件上的状态下,呈驱动齿轮135的转动动力不传递给滚子保持部件139的动力切断状态。该动力切断状态下,即使驱动电机111通电而对驱动齿轮135进行驱动以使其转动,也呈转动动力不传递给滚子保持部件139的状态,即呈空转状态。另外,在压缩弹簧149的作用下而移至前方位置(推压状态被解除的状态)的滚子保持部件139,因主轴117的凸缘部117c与设在齿轮箱107的内壁面上的止动件107a抵接而保持在前方位置(推压状态被解除的状态)。
采用上述结构的本实施方式中的动力传递机构131兼具以下两种功能:行星减速机构,经作为中间部件的滚子137,对作为驱动部件的驱动齿轮135的转动进行减速,并将转动动力传递给作为从动部件的滚子保持部件139和主轴117;摩擦离合器,由其传递或切断驱动齿轮135和滚子保持部件139之间的转动动力。
接着说明具有上述结构的电动螺丝拧紧机101的作用。图2表示未进行螺丝拧紧作业(拧紧用工作头119未被推到被加工件上)的初始状态。在该初始状态下,滚子保持部件139在压缩弹簧149的作用下移至前方。因此,滚子137与锥面146、147分开,从而不在滚子137和锥面146、147之间产生摩擦力。这样,对扳机109a(参照图1)进行扣动操作而使驱动电机111(参照图1)通电以实现驱动作用时,驱动齿轮135空转,主轴117呈不转动状态,即呈无负载状态。在该无负载状态下,由于压缩弹簧149不转动,所以不会因摩擦而生热。
即,平时,在拧紧用工作头119未被推到被加工件上的状态下,换言之,在因压缩弹簧149的弹力作用而滚子137离开锥面146、147的状态(滚子137未被推压在锥面146、147上的状态)下,即使对扳机109a进行扣动操作而使驱动电机111通电以实现驱动,作为驱动部件的驱动齿轮135被驱动而转动时,本实施方式的动力传递机构131也呈空转状态,此时,来自该驱动齿轮135的转动动力未被传递给滚子保持部件139。
在上述空转状态下,当要进行螺丝拧紧作业而使机身部103移向前方(被加工件一侧),以使得安装在拧紧用工作头119上的螺丝S推到被加工件W上时,拧紧用工作头119、主轴117、滚子保持部件139以及驱动齿轮135一边对压缩弹簧149进行压缩一边整体被推向机身部103一侧。即,相对于机身部103,整体作后退动作(向图中左侧移动)。驱动齿轮135移向机身部103一侧时,该驱动齿轮135的锥面147与固定毂133的锥面146的间隔变窄。因此,被滚子保持部件139保持的滚子137被夹在两个锥面146、147之间,并且被该两个锥面146、147推压而呈能传递转动动力的状态。上述因拧紧用工作头119被推到被加工件上,而滚子保持部件139被推向机身部103一侧而形成的能传递转动动力的状态,对应于本发明的“负载状态”,将滚子保持部件139向机身部103一侧推压的推力对应于本发明的“推压力”。即,电动螺丝拧紧机101的动力传递机构131在拧紧用工作头119被推到被加工件上时呈负载状态,未被推到被加工件上时则呈无负载状态。
滚子137被推压在两个锥面146、147上时,因该滚子137和锥面146、147之间的接触面(线)的楔紧作用而产生摩擦力。因此,由于驱动齿轮135的转动,滚子137在固定毂133的锥面146上自转且公转。所以,滚子保持部件139、主轴117以及拧紧用工作头119,以低于滚子137的公转速度、即,比驱动齿轮135的转动速度慢的经减速的速度朝向与该驱动齿轮135的转动方向相同的方向一起转动,以开始将螺丝S拧入被加工件W中的作业。刚刚开始进行拧紧螺丝作业的状态表示在图3中。
在机身部103的顶端安装有用来确定拧入深度的定位器123。如图4所示,随着螺丝S向被加工件W拧入作业的进行,定位器123的顶端部会抵靠在被加工件W上,用以限制机身部103进一步接近被加工件W一侧。即,由定位器123限制机身部103与被加工件W接近的距离,用以防止超过规定的相隔距离。这样,在由定位器123限制机身部103过于接近被加工件W的状态下,为使拧紧用工作头119继续转动而进行螺丝S的拧紧作业,在压缩弹簧149的弹力作用下,拧紧用工作头119、主轴117和滚子保持部件139朝向被加工件一侧与机身部103相对移动。产生该移动时,能解除滚子137被推压在固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147上的状态,从而能切断转动动力从驱动齿轮135向滚子保持部件139的传递。这就能结束由拧紧用工作头119完成的一系列的螺丝拧紧作业。该状态表示在图5中。
如上所述,采用本实施方式时,能对被驱动电机111驱动而转动的驱动齿轮的转动进行减速,并且将转动动力传递给作为从动部件的滚子保持部件139,再由拧紧用工作头119完成螺丝拧紧作业。
本实施方式的动力传递机构131采用以下结构:将滚子137推压在固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147上以产生摩擦力,再由该摩擦力将驱动齿轮135的转动动力传递给滚子保持部件139。所以本发明能消除齿轮减速机构中一定存在的齿隙,从而能降低用动力传递机构131进行驱动时的噪音。另外与行星齿轮机构相比,由于本实施方式采用由摩擦力传递转动动力的方式,所以形状较为简单,这样其制作也变得容易。
另外,采用本实施方式时,因拧紧用工作头119被推到被加工件上而滚子137被推入固定毂133的锥面146和驱动齿轮135的锥面147之间,对于此时的推压力,通过楔紧作用而由垂直交叉于驱动齿轮135的长轴方向上的、作用于该锥面146、147的径向力来放大它,由此能获得较大的摩擦力,因而本发明能提高动力传递性能。此时,如果锥面146、147与驱动齿轮135的长轴方向(主轴117的长轴方向)的倾角为θ,上述推压力能被放大约(1/tanθ)倍。所以对于锥面146、147的上述倾角θ,优选将其设定为大于0度而小于45度,尤其优选其在20度以下。
还有,由于本实施方式的动力传递机构131采用了兼具行星减速机构和摩擦离合器功能的结构,所以与将它们分别设置的结构相比,能将整个机构制得较小。另外,采用本实施方式时,由于离合器部分也能进行减速,所以能减小驱动齿轮135和小齿轮115之间的减速比,从而能将驱动齿轮135的径向尺寸设定得较小。因此,本实施方式能减小从主轴117的长轴线到机身部103的尺寸,即能减小机构的中心高度。
(本发明的第2实施方式)
下面根据图8~图10说明本发明的第2实施方式。本实施方式涉及电动螺丝拧紧机101的动力传递机构131的变型例,其主要结构为行星滚珠式行星减速机构。如图8和图9所示,动力传递机构131的结构为:具有相当于行星减速机构的行星部件的多个滚珠(钢球)157,该滚珠157边自转边围绕相当于行星减速机构的太阳部件的固定毂153公转,这样将相当于行星减速机构的行星架的驱动齿轮155的转动动力传递给滚珠保持部件159。驱动齿轮155对应于本发明的“驱动部件”,滚珠保持部件159对应于本发明的“从动部件”,滚珠157对应于本发明的“中间部件”。
固定毂153为圆柱状部件(棒状部件),其长轴方向上的前侧的外周面形成圆锥状锥面153a,该固定毂153设在主轴117的长轴方向上的后方而且其后端部固定在齿轮箱107上,前端轴部(顶端轴部)嵌入形成在主轴117的后侧中心部且沿长轴方向延伸的弹簧收装孔117d内,并且能与该弹簧收装孔117d相对转动以及能在长轴方向上与该弹簧收装孔117d相对移动。固定毂153的锥面153a为前方一侧(拧紧用工作头一侧)较窄的锥面,其对应于本发明中的“锥部”。另外,主轴117不具有第1实施方式中说明的小径轴部117b。还有,锥面153a与主轴117的长轴方向的倾角设定得与上述第1实施方式的相同。
驱动齿轮155为大致形成圆筒状的部件且设在固定毂153的外侧而且与该固定毂153处于同一轴线上,该驱动齿轮155的轴线方向的后端侧经轴承134安装在固定毂153的外表面上且能转动。驱动齿轮155的主体部的外周形成有轮齿155a,该轮齿155a始终与电机轴113的小齿轮115啮合。另外,驱动齿轮155的主体部内周面的前侧区域,形成为与主轴117的长轴方向平行的内周面155b,该内周面155b与固定毂153的锥面153a隔开规定间隔而相互面对。
如图10所示,多个滚珠157设在固定毂153的锥面153a和驱动齿轮155的内周面155b之间。在主轴117的后端部,滚珠保持部件159由沿周向方向隔开规定间隔的多个圆柱体159a构成,由相互邻接的圆柱体159a保持滚珠157,该滚珠157处于周向方向上的移动受限的状态。被滚珠保持部件159保持的滚珠157与主轴117的后端面117e面对。作为用来解除摩擦接触状态的施力部件的压缩螺旋弹簧158设在主轴117的弹簧收装孔117d内。压缩螺旋弹簧158的一端与弹簧收装孔117d的底部抵接,另一端与圆柱销154的前端面抵接,该圆柱销154嵌入弹簧收装孔117d内且能在长轴方向上相对于弹簧收装孔117d滑动。作用于圆柱销154压缩螺旋弹簧158的弹力,由与该圆柱销154的后端面抵接的固定毂153的前端面承受,这样,始终对主轴117施以向前方的力。在该状态下,滚珠157与主轴117的后端面117e分开,因而未被推压在固定毂153的锥面153a和驱动齿轮155的内周面155b上。
另外,本实施方式的上述结构以外的结构与上述第1实施方式的一样。因此,对于相同的结构部件,标注相同的符号而省略其说明。
本实施方式的动力传递机构131具有上述结构。未进行螺丝拧紧作业(拧紧用工作头119未被推到被加工件上)的初始状态表示在图8中。该初始状态下,滚珠保持部件159和主轴117在压缩螺旋弹簧158的作用下一起移至前方,滚珠157未被推压在固定毂153的锥面153a和驱动齿轮155的内周面155b上,因而呈驱动齿轮155的转动动力未传递给滚珠保持部件159的动力切断状态。该动力切断状态下,对省略其图示的扳机进行扣动操作以实现驱动作用时,驱动齿轮155空转,主轴117呈不转动的无负载状态。
在该无负载状态下,将螺丝(为便于读图省略其图示)安放在拧紧用工作头上并推到被加工件上时,拧紧用工作头119、主轴117、滚珠保持部件159边对压缩螺旋弹簧158进行压缩边整体被推向机身部103一侧。这样,由于用主轴117的后端部117e使滚珠157朝向后方移动,所以该移动着的滚珠157被推入固定毂153的锥面153a以及驱动齿轮155的内周面155b之间而呈能传递转动动力的状态。上述因拧紧用工作头119被推到被加工件上,而滚珠保持部件159被推向机身部103一侧而形成的能传递转动动力的状态,对应于本发明的“负载状态”,此时的将滚珠保持部件159向机身部103一侧推压的推力对应于本发明的“推压力”。
滚珠157被推压在锥面153a和内周面155b上时会产生楔紧作用,由此在滚珠157和锥面153a、内周面155b之间的接触面(点)上产生摩擦力。因此,由于被驱动而转动的驱动齿轮155的影响,滚珠157在固定毂153的锥面153a上在周向方向上转动,即,其自转且公转。所以,滚珠保持部件159、主轴117以及拧紧用工作头119,以低于滚珠157的公转速度、即,比驱动齿轮155的转动速度慢的经减速的速度朝向与该驱动齿轮155的转动方向相同的方向一起转动,以进行将螺丝拧入被加工件中的作业。该状态表示在图9中。另外,对螺丝拧紧作业中的定位器123抵靠被加工件而限制拧入深度,以及在进行限制后由于继续拧入螺丝而切断转动动力从驱动齿轮155向作为从动部件的滚珠保持部件159传递,均与上述第1实施方式中的一样。
由于本实施方式采用以下结构:将滚珠157推到固定毂153的锥面153a和驱动齿轮155的内周面155b之间而产生摩擦力,以使该滚珠157自转和公转,从而将作为驱动部件的驱动齿轮155的转动动力传递给作为从动部件的滚珠保持部件159和主轴117。因此,本实施方式能获得大致同于第1实施方式的作用效果,即:本实施方式能消除齿轮减速机构中一定存在的齿隙,从而能降低用动力传递机构131进行驱动时的噪音;以及使主轴117的长轴方向上的推压力,通过楔紧作用而由交叉于该长轴方向上的径向力来放大它,由此能获得较大的摩擦力,因此本实施方式能提高动力传递性能等。另外,在本实施方式中,可将驱动齿轮155的内周面155b设成锥面,而将固定毂153的锥面153a设成平行面,还可将驱动齿轮155的内周面155b和固定毂153的外周面均设成锥面。
(本发明的第3实施方式)
下面根据图11~图13说明本发明的第3实施方式。本实施方式涉及电动螺丝拧紧机101的动力传递机构131的变型例,其主要结构为行星滚子非公转式行星减速机构。如图11和图12所示,动力传递机构131主要包括固定毂161、相当于行星减速机构的太阳部件的驱动齿轮163、一体形成在主轴117的后端部并且相当于行星减速机构的外圈部件的从动筒状部165、设在驱动齿轮163和从动筒状部165之间且相当于行星减速机构的行星部件的多个呈圆柱状的滚子167以及用来保持该滚子167且相当于行星减速机构的行星架的滚子保持部件169。驱动齿轮163对应于本发明的“驱动部件”,从动筒状部165相当于本发明的“从动部件”,滚子相当于本发明的“中间部件”。
固定毂161位于主轴117的后方,该固定毂161的在该主轴117的长轴方向上的后端部固定在齿轮箱107上,驱动齿轮163经轴承162支承在该固定毂161上且能转动。驱动齿轮163不仅始终与电机轴113的小齿轮115啮合,而且该驱动齿轮163的前部还具有朝向前方突出规定长度的呈圆筒状的筒部164,该筒部164的外周面上形成有锥面164a。另外,驱动齿轮163的后端面经推力轴承166支承在齿轮箱107上,以此来承受螺丝拧紧作业时的推力。
与主轴117形成一体的从动筒状部165不仅被设成覆盖驱动齿轮163的筒部164的外侧的结构,在该从动筒状部165的内周面还形成有锥面165a。驱动齿轮163的锥面164a和从动筒状部165的锥面165a对应于本发明的“锥部”。驱动齿轮163的锥面164a为前方一侧(拧紧用工作头一侧)较窄的锥面,相反,从动筒状部165的锥面165a为后方一侧较宽的锥面。另外,锥面164a、165a与主轴117的长轴方向的倾角,设定得与上述第1实施方式的一样。
驱动齿轮163和从动筒状部165设在同一轴线上。驱动齿轮163的锥面164a和从动筒状部165的锥面165a在与主轴117的长轴方向交叉的径向方向上相隔规定空间而相互面对,在该空间内沿周向方向设有多个滚子167。用来保持滚子167的滚子保持部件169设在驱动齿轮163和主轴117之间且大致形成圆筒状,其凸部169a固定在固定毂161的前端部。滚子保持部件169的构成其周壁面的主体部169b位于驱动齿轮163的锥面164a和从动筒状部165的锥面165a之间,由该主体部169b保持能转动的滚子167。即,如图13所示,在滚子保持部件169的主体部169a上形成有在轴线方向上延伸的多个滚子设置槽169c,其在周向方向上相隔规定间隔(等间隔)。滚子167以松旷的状态设在该滚子设置槽169c中。滚子137在滚子设置槽169c内能转动(自转)且能向滚子保持部件169的径向方向移动,但是其与该滚子保持部件169在周向方向上的相对移动受限。
如图11和图12所示,在主轴117的后侧中心部形成有沿长轴方向延伸的弹簧收装孔117d,作为用来解除摩擦接触状态的施力部件的压缩螺旋弹簧168设在该弹簧收装孔117d内。压缩螺旋弹簧168的一端与弹簧收装孔117d的底面抵接,另一端与圆柱销154的前端面抵接,该圆柱销154嵌入弹簧收装孔117d内且能在长轴方向上相对于收装孔117d滑动。作用于圆柱销154压缩螺旋弹簧168的弹力,由与该圆柱销154的后端面抵接的固定毂161的前端面承受,这样,始终对主轴117施以向前方的力。在该状态下,驱动齿轮163的锥面164a和从动筒状部165的锥面165a在径向方向上的间隔变宽。所以,滚子167未被推压在两个锥面164a、165a上,因而不会产生摩擦力。
另外,本实施方式的上述结构以外的结构与上述第1实施方式的一样。因此,对于相同的结构部件,标注相同的符号而省略其说明。
本实施方式的动力传递机构131具有上述结构。未进行螺丝拧紧作业(拧紧用工作头119未被推到被加工件上)的初始状态表示在图11中。该初始状态下,从动筒状部165和主轴117在压缩螺旋弹簧168的作用下一起移至前方,滚子167未被推压在锥面164a、165a上,因而呈驱动齿轮163的转动动力未传递给从动筒状部165的动力切断状态。该动力切断状态下,对省略其图示的扳机进行扣动操作以实现驱动作用时,驱动齿轮163空转,主轴117呈不转动的无负载状态。
在该无负载状态下,将螺丝(为便于读图省略其图示)安放在拧紧用工作头上并推到被加工件上时,拧紧用工作头119、主轴117、从动筒状部165边对压缩螺旋弹簧168进行压缩边整体被推向机身部103一侧。从动筒状部165移向机身部103一侧时,该从动筒状部165的锥面165a与驱动齿轮163的锥面163a在径向方向上的间隔变窄。因此,滚子167被夹在两个锥面164a、165a之间而呈能够传递转动动力的状态。上述因拧紧用工作头119被推到被加工件上,而从动筒状部165被推向机身部103一侧而形成的能够传递转动动力的状态,对应于本发明的“负载状态”,从动筒状部165向机身部103一侧的推力对应于本发明的“推压力”。
滚子167被推压在锥面164a、165a之间时会产生楔紧作用,由此在锥面164a、165a和滚子167之间的接触面(线)上产生摩擦力。因此,该滚子167在被驱动而转动的驱动齿轮163的锥面164a上自转,从动筒状部165因该滚子167的自转而转动。即,从动筒状部165、主轴117和拧紧用工作头119,以比驱动齿轮163的转动速度慢的经减速的速度朝向与该驱动齿轮163的转动方向相反的方向一起转动,用以进行将螺丝拧入被加工件中的作业。该状态表示在图12中。另外,对螺丝拧紧作业中的定位器123抵靠被加工件而限制拧入深度,以及在进行限制后由于继续拧入螺丝而切断转动动力从驱动齿轮163向从动筒状部165的传递,均与上述第1实施方式中的一样。
由于本实施方式采用了以下结构:将滚子167推到驱动齿轮163的锥面164a和从动筒状部165的锥面165a之间而产生摩擦力,用以将驱动齿轮163的转动动力传递给从动筒状部165和主轴117。因此,本实施方式能获得大致同于第1实施方式的作用效果,即:本实施方式能消除齿轮减速机构中一定存在的齿隙,从而能降低用动力传递机构131进行驱动时的噪音;以及使主轴117的长轴方向上的推压力,通过楔紧作用而由交叉于该长轴方向上的径向力来放大它,由此能获得较大的摩擦力,因此本实施方式能提高动力传递性能等。
(本发明的第4实施方式)
下面根据图14~图17说明本发明的第4实施方式。作为对被加工件进行切割作业的切割工具的一个例子,在本实施方式中,用电动圆盘锯250来进行说明。如图14所示,本实施方式中的电动圆盘锯250大体上主要包括:基座251,其安放在被加工件(为便于读图省略其图示)上且能向切割方向移动;圆盘锯机身部253,作为作业工具机身,其设在基座251的上方且与该基座251相连。
圆盘锯机身部253主要包括:电机壳体255,其用来收装作为动力源的驱动电机261;锯片罩257,其不仅用来覆盖在铅直平面内转动的圆板状锯片(锯刀)263的大致上半部分,还用来收装动力传递机构271;把手259,其供作业人员把持以操作电动圆盘锯250。锯片263安装在作为动力传递机构271的最终输出轴的主轴(锯片安装轴)267上且能够拆下。锯片263对应于本发明的“顶端工具”。另外,主轴267被设成与驱动电机261的电机轴262相互平行的状态。
在锯片罩257上附设有用来覆盖锯片263的下半部分的且能摆动的安全罩256。另外,包括该安全罩256在内的的锯片263的下缘部,经形成在基座251上的开口251a朝向下面一侧突出。为切割被加工件,将基座251的前端部安放在该被加工件上并向前方移动时,安全罩256的移动方向上的前端部被该被加工件推动而退避并被收装在锯片罩257内。把手259连接在电机壳体255的上方且具有扳机(为便于读图省略其图示),用手指对该扳机进行扣动操作时,可以使驱动电机261通电以实现驱动作用。电机261通电而进行驱动时,能够经动力传递机构271驱动锯片263而使其转动。
接着参照图15说明动力传递机构271。本实施方式的动力传递机构271的主要构成部分为行星滚子式行星减速机构,收装在设置于锯片罩257的内部的内壳258内。动力传递机构271主要包括驱动毂273、外侧环状部件275、设在该驱动毂273和外侧环状部件275之间的多个呈圆柱状的滚子277以及用来保持该滚子277的滚子保持部件279。驱动毂273对应于本发明的“驱动部件”,滚子保持部件279对应于本发明的“从动部件”,滚子277对应于本发明的“中间部件”。
驱动毂273相当于行星减速机构的太阳部件,固定在驱动电机261的电机轴262上并与该电机轴262一起转动。驱动毂273为圆柱状部件(圆筒状部件),其外周面形成为锥面273a。
外侧环状部件275相当于行星减速机构的外圈部件,安装在内壳258上且不能转动。外侧环状部件275为大致形成圆筒状的部件且设在驱动毂273的外侧而且与该驱动毂273处于同一轴线上,其内周面形成与驱动毂273的锥面273a相对应的呈圆锥状的锥面275a。驱动毂273的锥面273a和外侧环状部件275的锥面275a对应于本发明的“锥部”。另外,两个锥面273a、275a为越向电机轴262的顶端侧(锯片263)越细的锥面,在径向方向上相隔规定间隔而相互面对。锥面273a、275a与主轴267的长轴方向(电机轴262的长轴方向)的倾角设定得与上述第1实施方式的相同。
多个滚子277相当于行星减速机构的行星部件,被设成插装在驱动毂273的锥面273a和外侧环状部件275的锥面275a之间的状态。滚子277为圆柱滚子,在被设在驱动毂273的锥面273a和外侧环状部件275的锥面275a之间的状态下,其组装状态为分别与两个锥面273a、275a接触并且与之平行。
用来保持滚子277的滚子保持部件279相当于行星减速机构的行星架,其为大致形成圆筒状的部件且设在电机轴262的顶端侧而且与该电机轴262处于同一轴线上,轴线方向上的一端侧内表面经轴承264支承在电机轴262上,另一端侧外表面经轴承265支承在内壳258上。如图15和图16所示,经轴承264、265而被支承为能够转动的滚子保持部件279,其轴线方向上的一端侧被设成处于驱动毂273的锥面273a和外侧环状部件275的锥面275a之间且不与之产生干涉的状态,在该轴线方向上的一端侧区域形成有多个滚子设置槽279a,其在周向方向上相隔规定间隔。滚子277以松旷的状态设在各滚子设置槽279a中,该滚子277能在滚子设置槽279a中转动(自转),但其在周向方向上的相对移动受限。
另外,外侧环状部件275的安装状态为:其能在主轴267的长轴方向上与内壳258相对移动,而且始终被压缩螺旋弹簧281施以朝向长轴方向(主轴267的长轴方向)的弹力,该弹力使得外侧环状部件275的锥面275a和驱动毂273的锥面273a之间的径向方向上的间隔变窄。这样,在两个锥面273a、275a和滚子277之间作用有使它们相互摩擦接触的规定大小的推力。另外,压缩螺旋弹簧281的弹力,由设成夹装在驱动毂273的轴线方向上的一端面和内壳258中的状态的推力轴承282来承受。
如上所述,作为本实施方式的动力传递机构271的行星减速机构,在驱动电机261未被驱动的无负载状态下,预先在两个锥面273a、275a之间组装有滚子277,在压缩螺旋弹簧281的弹力作用下,始终在该两个锥面273a、275a以及滚子277之间作用有规定大小的推压力,从而因摩擦力而呈能传递转动动力的状态。即,在驱动电机261未被驱动的无负载状态下,在电动圆盘锯250的动力传递机构271的两个锥面273a、275a和滚子277之间作用有预压,由压缩螺旋弹簧281构成预压施与部件。
因此,驱动毂273被驱动而转动时,被夹在该驱动毂273的锥面273a和外侧环状部件275的锥面275a之间的滚子277,在其与两个锥面273a、275a之间的接触面(抵接面)上产生的摩擦力的作用下,在该驱动毂273的锥面273a上自转且公转。这样,保持着滚子277的滚子保持部件279转动。即,来自驱动毂273的转动动力经滚子277传递给滚子保持部件279,该滚子保持部件279朝向与驱动毂273的转动方向相同的方向减速转动。
在滚子保持部件279的另一端侧设有与该滚子保持部件279一起转动的小径齿轮283,该小径齿轮283与固定在主轴267上的其直径大于该小径齿轮283的大径齿轮285啮合。因此,滚子保持部件279的转动动力从小径齿轮283经大径齿轮285得到进一步减速并传递给主轴267。即,在本实施方式中,主轴267得以二级减速且朝向与驱动电机261的转动方向相反的方向转动,其中的二级减速为:在驱动毂273和滚子保持部件279之间因滚子277而实现的减速,和在滚子保持部件279和主轴267之间因小径齿轮283和大径齿轮285而实现的减速。
另外,在主轴267的长轴方向上,在外侧环状部件275和内壳258之间插装有大致形成环状的凸轮板287。如图17的示意图所示,凸轮板287和外侧环状部件275的相互面对的端面形成凸轮面289a、289b,它们呈锯齿状并且相互咬合。这样,外侧环状部件275经凸轮板287而相对于内壳258在周向方向上的相对移动(转动)始终受限。
驱动电机261通电而实现驱动作用时,驱动动力经动力传递机构271传递给锯片263而使其转动时,对于与滚子277摩擦接触的外侧环状部件275,存在要使其随着滚子277的转动而转动的随动力作用。在该随动力的作用下,外侧环状部件275相对于凸轮板287的在周向方向上的相对移动,被转换为在长轴方向(主轴267的长轴方向)上的移动,其原因是外侧环状部件275侧的凸轮面289b的人字形区域爬升到凸轮板287侧的凸轮面289a的人字形区域上,以使该凸轮面289a、289b相互分开。该外侧环状部件275的在长轴方向上的移动,成为使该外侧环状部件275的锥面275a推压滚子277的推力,这样,在滚子277和两个锥面273a、275a之间另行施加除由压缩螺旋弹簧281所施加的规定大小的推力(预压)以外的推力。即,在驱动电机261通电而实现驱动作用的负载状态下,因外侧环状部件275在长轴方向上的移动而产生使锥面275a推压滚子277的推力,该推力对应于本发明的“推压力”。另外,压缩螺旋弹簧281设在外侧环状部件275的外侧,而且一端与外侧环状部件275的凸缘部275b抵接,另一端与凸轮板287抵接。
本实施方式的电动圆盘锯250具有上述结构。因此,驱动电机261通电而实现驱动作用以对驱动毂273进行驱动而使其转动时,被夹在该驱动毂273的锥面273a以及外侧环状部件275的锥面275a之间的滚子277,在与两个锥面273a、275a之间的接触面(抵接面)上产生的摩擦力的作用下在该驱动毂273的锥面273a上自转且公转。这样,保持着滚子277的滚子保持部件279朝向与驱动毂273的转动方向相同的方向减速转动。来自滚子保持部件279的转动动力再由小径齿轮283和大径齿轮285得以减速而经主轴267传递给锯片263。这样,由于锯片263被驱动而转动,所以,能用该锯片263对被加工件进行切割作业。
本实施方式采用以下结构:在摩擦力的作用下使作为行星部件的滚子277绕驱动毂273的锥面273a自转且公转,以将作为驱动部件的驱动毂273的转动动力传递给作为从动部件的滚子保持部件279,尤其将该减速机构用于高速转动的转动部分的第一级减速机构时,能消除齿轮减速机构中一定存在的齿隙,从而能降低用动力传递机构271进行驱动时的噪音。
另外,因本实施方式采用由压缩螺旋弹簧281在滚子277和锥面273a、275a之间施加朝向主轴267的长轴方向的推压力的结构,所以通过楔紧作用而由交叉于该长轴方向的径向力来放大,由此能够获得较大的摩擦力,因而本实施方式能提高动力传递性能。
还有,由于本实施方式采用以下结构:锯片263被驱动而转动时,除压缩螺旋弹簧281的弹力以外,由用来限制外侧环状部件275产生随动的凸轮板287对该外侧环状部件275施加推压力,用以增大滚子277的摩擦力。即,由于本实施方式采用根据动力传递机构271中动力传递路径上产生的负载(转动阻力)向滚子277和锥面273a、275a之间施加推压力的结构,所以能够提高滚子277和锥面273a、275a之间的摩擦力,从而能提高动力传递性能。
另外,本实施方式采用了以下结构:锯片262得以二级减速并且朝向与驱动电机261的转动方向相反的方向转动,其中的二级减速为:由行星减速机构实现的减速;在作为从动部件的滚子保持部件279和作为顶端工具的锯片263之间由小径齿轮283和大径齿轮285构成的齿轮减速部实现的减速。因此由驱动电机261转动而产生的惯性矩和由锯片263转动而产生的惯性矩相互抵消,这样能遏制起动时的倒转。
还有,由于本实施方式采用由行星减速机构实现减速和由齿轮减速部实现减速这样的二级减速结构,所以能减小第二级的齿轮减速部的减速比,因而能减小大径齿轮285的直径。这样就能增大锯片263从基座251的底面突出出来的突出量,由此能增大该锯片263的最大切入深度。
另外,作为作业工具的一个例子,在上述实施方式中用电动螺丝拧紧机101和电动圆盘锯250进行了说明,但是本发明也适用于电动螺丝拧紧机101以外的螺丝拧紧工具、进行磨削·研磨作业时所用的磨削·研磨工具或者进行打孔作业时所用的打孔工具等。另外,作为动力源,其并不局限于电机,也可以使用气动马达。
鉴于本发明的上述主旨,可以采用如下形态的结构。
(形态1)
“技术方案1所述的作业工具中,上述动力源为电机。在上述从动部件和上述顶端工具之间具有齿轮减速部,被上述行星部件减速的上述从动部件的转动动力,再被齿轮减速部减速而传递给上述顶端工具。上述电机的转动方向和上述顶端工具的转动方向被设定得相反”。
Claims (5)
1.一种作业工具,其为驱动顶端工具而对被加工件进行所需的加工作业的作业工具,其特征在于,具有:
动力源,由其驱动上述顶端工具;
行星减速机构,由其将上述动力源的转动动力传递给上述顶端工具,
上述行星减速机构具有:
驱动部件,其被上述动力源驱动而转动;
从动部件,其与上述驱动部件设在同一轴线上且能够转动,上述顶端工具连接在该从动部件上;
中间部件,其设置在上述驱动部件和上述从动部件之间,
其中,上述中间部件为行星部件,上述驱动部件被驱动而转动时,在作用于该中间部件和该驱动部件之间的接触面上的摩擦力的作用下,该中间部件至少产生自转,以此对上述驱动部件的转动进行减速并将转动动力传递给上述从动部件。
2.根据权利要求1所述的作业工具,其特征在于,
在上述驱动部件和上述从动部件之间设有与该驱动部件的转动轴线呈倾斜状态的锥部,上述中间部件与该锥部摩擦接触,并且,在负载状态下,在上述中间部件和该锥部之间施加推压力。
3.根据权利要求2所述的作业工具,其特征在于,
在无负载状态下,始终在上述中间部件和上述锥部之间施加规定大小的预压。
4.根据权利要求3所述的作业工具,其特征在于,
上述驱动部件和上述从动部件被驱动而转动时,在上述中间部件和上述锥部之间另行施加除上述规定大小的预压以外的推压力。
5.根据权利要求1~4的任意一项所述的作业工具,其特征在于,
上述行星减速机构具有行星架,由该行星架保持上述中间部件,上述从动部件作为上述行星架而承受由中间部件传递来的动力。
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