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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug, das mittels der Antriebskraft einer Antriebsquelle ein Vorderendwerkzeug hin und her bewegt.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist ein Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug bekannt, das für Arbeiten zum Durchschneiden eines Werkstücks usw. verwendet wird, indem eine Antriebskraft von einer Antriebsquelle wie etwa einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor usw. auf ein Vorderendwerkzeug übertragen wird und das Vorderendwerkzeug hin und her bewegt wird und ein Beispiel dafür ist in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-115913 beschrieben. Ein Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug, das in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-115913 beschrieben ist, weist Folgendes auf: ein Zahnrad, auf das eine Drehkraft einer Ausgangswelle eines Elektromotors übertragen wird, der im Inneren eines Werkzeughauptkörpers angeordnet ist, einen Exzenterabschnitt, der exzentrisch zu einer Drehachse des Zahnrads angeordnet ist, ein Ausgleichgewicht, das eine Längsbohrung aufweist, in der der Exzenterabschnitt verlagerbar angeordnet ist, einen Kolben, der an das Ausgleichgewicht gekoppelt ist und sich hin und her bewegt, und ein Vorderendwerkzeug, das am Kolben angebracht ist.
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Wenn bei dem Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug aus der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-115913 das Vorderendwerkzeug sich hin und her bewegt und ein Werkstück schneidet, wirkt das Ausgleichgewicht in entgegengesetzter Richtung zum Vorderendwerkzeug und reduziert so eine Vibration des Werkzeughauptkörpers.
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Dokumente des Stands der Technik
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Patentschriften
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- Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-115913
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Bei dem Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug aus der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-115913 sind jedoch die Strecke vom Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers bis zum Schwerpunkt des Ausgleichgewichts und die Strecke vom Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers bis zum Schwerpunkt des Kolbens unterschiedlich. Ein Moment, das durch die Wirkung des Ausgleichgewichts um den Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers herum entsteht, und ein Moment, das durch die Wirkung des Kolbens um den Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers herum entsteht, stimmen somit nicht überein, so dass es bislang nicht möglich war, das Moment um den Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers zu reduzieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug bereitzustellen, bei dem ein Moment in Kreisumfangsrichtung um den Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers als Mittepunkt herum reduziert werden kann.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Ein Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug gemäß einer Ausführungsform weist Folgendes auf: ein Kraftübertragungselement, das Antriebskraft von einer Antriebsquelle auf ein Vorderendwerkzeug überträgt, einen Werkzeughauptkörper, der das Vorderendwerkzeug hin und her beweglich lagert, und einen Schwingungsdämpfer, der am Werkzeughauptkörper angeordnet ist und ein Moment reduziert, das in Kreisumfangsrichtung um den Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers als Mittelpunkt entsteht, indem sich wenigstens eins von dem Kraftübertragungselement und dem Vorderendwerkzeug in einer bestimmten Richtung hin und her bewegt.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Moment reduziert werden, das in Kreisumfangsrichtung um den Schwerpunkt des Werkzeughauptkörpers als Mittelpunkt entsteht, wenn die Antriebskraft der Antriebsquelle auf das Vorderendwerkzeug übertragen wird.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 ist eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform einer Stichsäge zeigt, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde.
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2 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Reduzierung von Schwingung an der Stichsäge aus 1 veranschaulicht.
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3 ist eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform einer Stichsäge zeigt, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde.
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4 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Reduzierung von Schwingung an der Stichsäge aus 4 veranschaulicht.
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5 ist eine Schnittansicht, die eine dritte Ausführungsform einer Stichsäge zeigt, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde.
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6 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Reduzierung von Schwingung an der Stichsäge aus 5 veranschaulicht.
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7 ist eine Schnittansicht, die eine vierte Ausführungsform einer Stichsäge zeigt, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde.
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8 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Reduzierung von Schwingung an der Stichsäge aus 7 veranschaulicht.
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9 ist eine Draufsicht, die eine fünfte Ausführungsform einer Stichsäge zeigt, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform einer Stichsäge, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde, soll nun anhand von 1 und 2 beschrieben werden. 1 ist eine aufgeschnittene Schnittansicht, die einen Teil einer Stichsäge 10 zeigt, auf die das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung angewandt wurde. Die Stichsäge 10 weist ein Gehäuse 11 als Werkzeughauptkörper auf, und das Gehäuse 11 weist einen ersten Röhrenabschnitt 12, der sich horizontal erstreckt, einen zweiten Röhrenabschnitt 13, der sich vom Endabschnitt des ersten Röhrenabschnitts 12 nach oben erstreckt, und einen Griff 30 auf, der den Endabschnitt des ersten Röhrenabschnitts 12 und den Endabschnitt des zweiten Röhrenabschnitts 13 verbindet. Die Mittellinien des ersten Röhrenabschnitts 12 und des zweiten Röhrenabschnitts 13 kreuzen einander. Bei Betrachtung der Stichsäge 10 von der Seite ist das Gehäuse 11 ringförmig.
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Im Inneren des ersten Röhrenabschnitts 12 ist ein Elektromotor 14 vorgesehen. An einer Ausgangswelle 15 des Elektromotors 14 ist ein Ritzel 16 vorgesehen. Vom ersten Röhrenabschnitt 12 bis ins Innere des zweiten Röhrenabschnitts 13 ist ein Zahnradhalter 17 fest angeordnet, wobei ein Lager 18, das am Zahnradhalter 17 angebracht ist, die Ausgangswelle 15 drehbar lagert.
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Am Zahnradhalter 17 ist eine Spindel 19, die parallel zur Ausgangswelle 15 ist, drehbar gelagert. An der Spindel 19 ist ein Zahnrad 20 befestigt, und das Zahnrad 20 steht in Eingriff mit dem Ritzel 16. In einer Richtung entlang der Mittellinie A5 des Ritzels 16 ist zwischen dem Zahnrad 20 und dem Zahnradhalter 17 ein Nocken 21 vorgesehen. Der Nocken 21 ist einstückig mit dem Zahnrad 20 vorgesehen, und der Nocken 21 dreht sich zusammen mit dem Zahnrad 20. Eine Außenumfangsform in einer Ebene vertikal zur Mittellinie A5 des Nockens 21 ist rund, und an einer Position, die exzentrisch zum Mittelpunkt des Nockens 21 ist, ist die Mittellinie A1 der Spindel 19 angeordnet.
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In der Richtung entlang der Mittellinie A1 ist zwischen dem Zahnrad 20 und dem Zahnradhalter 17 ein Ausgleichgewicht 22 vorgesehen. Am Ausgleichgewicht 22 ist eine elliptische Bohrung 23 vorgesehen, die in Richtung der Mittellinie A1 durch dieses hindurch verläuft. In der Ebene vertikal zur Mittellinie A1 ist die Innenumfangsflächenform der elliptischen Bohrung 23 elliptisch, und der Nocken 21 ist in der elliptischen Bohrung 23 verlagerbar angeordnet. Der Nocken 21 ist in Bezug auf das Ausgleichgewicht 22 in einer Ebene vertikal zur Mittellinie A1 verlagerbar. Wenn sich also das Zahnrad 20 und der Nocken 21 gemeinsam drehen, bewegt sich durch die Bewegungskraft des Nockens 21 das Ausgleichgewicht 22 hin und her.
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Das Ausgleichgewicht 22 kann sich in 1 auf und ab bewegen. Im Inneren des Gehäuses 11 ist außerdem ein Führungselement vorgesehen, das die Betätigungsrichtung des Ausgleichgewichts 22 definiert. In der Ebene vertikal zur Mittellinie A1 entspricht die Hin-und-Her-Bewegungsmenge des Ausgleichgewichts 22 dem Zweifachen des exzentrischen Versatzes des Mittelpunkts des Nockens 21 in Bezug auf die Mittellinie A1.
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An einer Position exzentrisch zur Mittellinie A1 ist am Zahnrad 20 ein Zapfen 24 vorgesehen, der eine Länge in der Richtung entlang der Mittellinie A1 aufweist. Eine exzentrische Position des Zapfens 24 in Bezug auf die Mittellinie A1 entspricht einer Position, die in Bezug auf die exzentrische Position des Nockens 21 in Bezug auf die Mittellinie A1 um 180 Grad versetzt ist. Vom ersten Röhrenabschnitt 12 bis ins Innere des zweiten Röhrenabschnitts 13 ist ein Kolben 25 vorgesehen, der sich in Auf- und Abwärtsrichtung hin und her bewegen kann. Der Kolben 25 entspricht dem Kraftübertragungselement der vorliegenden Erfindung. Im Inneren des Gehäuses 11 ist außerdem ein Führungselement vorgesehen, das die Betätigungsrichtung des Kolbens 25 definiert. Im Kolben 25 ist eine Längsbohrung 26 vorgesehen, und der Zapfen 24 ist verlagerbar in die Längsbohrung 26 eingeführt.
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Am unteren Ende des Kolbens 25 ist ein Sägeblatt 27, bei dem es sich um das Vorderendwerkzeug handelt, lösbar angebracht, und am unteren Abschnitt des Gehäuses 11 ist eine Basis 28 horizontal angebracht. An der Basis 28 ist ein Öffnungsabschnitt 29 vorgesehen, und das Sägeblatt 27 tritt durch den Öffnungsabschnitt 29 und ragt im Wesentlichen vertikal nach unten aus der Basis 28 heraus. In einer Ebene parallel zur Mittellinie A1 entspricht die Hin-und-Her-Bewegungsgröße des Kolbens 25 dem Zweifachen des exzentrischen Versatzes des Mittelpunkts des Zapfens 24 von der Mittellinie A1.
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Außerdem ist ein Griffabschnitt 30 vorgesehen, der den Endabschnitt des ersten Röhrenabschnitts 12 und den Endabschnitt des zweiten Röhrenabschnitts 13 verbindet. Die Mittellinie des Griffabschnitts 30 liegt in der gleichen Ebene wie die Hin-und-Her-Bewegungsrichtung des Kolbens 25. Am Griffabschnitt 30 ist ein Schalter 31 vorgesehen. Der Schalter 31 wird vom Bediener betätigt. Am Gehäuse 11 ist ein Netzkabel 32 mit dem Endabschnitt des ersten Röhrenabschnitts 12 verbunden, und über das Netzkabel 32 wird von einer externen Stromquelle Strom zugeführt. Eine Stelle des Griffabschnitts 30, an der der Schalter 31 in diesen aufgenommen ist, also ein erster Griffabschnitt, ist in der Nähe des Verbindungsabschnitts zwischen dem den Griffabschnitt 30 und dem zweiten Röhrenabschnitt 13 angeordnet. Um Platz zum Bedienen des Schalters 31 durch den Bediener sicherzustellen, erstreckt sich der erste Griffabschnitt im Vergleich zu einem später beschriebenen zweiten Griffabschnitt in einem Winkel, der näher zur Horizontalen ist.
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Außerdem ist der Griffabschnitt 30 röhrenförmig, und im Inneren des Griffabschnitts 30 ist ein Schwingungsdämpfer 33 vorgesehen. Eine Stelle des Griffabschnitts 30, an der der Schwingungsdämpfer 33 in diesen aufgenommen ist, also ein zweiter Griffabschnitt, ist näher am Verbindungsabschnitt zwischen dem den Griffabschnitt 30 und dem ersten Röhrenabschnitt 12 angeordnet als der erste Griffabschnitt. Der zweite Griffabschnitt erstreckt sich ferner im Vergleich zum ersten Griffabschnitt in einem in Bezug auf die horizontale Richtung geneigten Winkel. Der Schwingungsdämpfer 33 weist ein Gehäuse 34, das am Griffabschnitt 30 befestigt vorgesehen ist, ein Gewicht 35, das verlagerbar im Inneren des Gehäuses 34 angeordnet ist, und zwei elastische Körper 36 auf, die im Inneren des Gehäuses 34 vorgesehen sind. Im Inneren des Gehäuses 34 sind zwei Luftkammern 37 gebildet, die durch das Gewicht 35 abgetrennt sind. In jeder der Luftkammern 37 ist jeweils ein elastischer Körper 36 vorgesehen. Im Gehäuse 34 ist eine Luftloch 38 gebildet, das mit den Luftkammern 37 in Verbindung steht.
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Das Gewicht 35 ist einstückig aus einem Metallmaterial und dergleichen gebildet. Bei den zwei elastischen Körpern 36 handelt es sich um Spiraldruckfedern aus Metall. Das Gewicht 35 ist zwischen den zwei elastischen Körpern 36 angeordnet und ist in einer Richtung entlang einer Mittellinie A4 hin und her beweglich. Das heißt, das Gewicht 35 ist in tangentialer Richtung eines Kreises hin und her bewegbar, dessen Mittelpunkt ein Schwerpunkt B1 ist. Bei seitlicher Betrachtung der Stichsäge 10 sind eine Mittellinie A2, an der sich der Kolben 25 hin und her bewegt, und eine Mittellinie A3, an der sich das Ausgleichgewicht 22 hin und her bewegt, parallel. Wird eine Mittellinie A4, an der sich das Gewicht 35 hin und her bewegt, verlängert, kreuzt sie die Mittellinie A2. Die Mittellinie A4 entspricht der ersten Mittellinie der vorliegenden Erfindung und die Mittellinie A2 entspricht der zweiten Mittellinie der vorliegenden Erfindung.
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In der vorliegenden Ausführungsform bewegt sich das Gewicht 35 in einer Ebene hin und her, in der die Hin-und-Her-Bewegungsrichtung des Kolbens 25 liegt, zwischen einer Richtung hin zum Verbindungsabschnitt des Endabschnitts des ersten Röhrenabschnitts 12 mit dem Griffabschnitt 30 und einer anderen Richtung hin zum Verbindungsabschnitt des zweiten Röhrenabschnitts 13 mit dem Endabschnitt des Griffabschnitts 30. Da am zweiten Griffabschnitt mehr Platz vorliegt, da hier nicht der Schalter 31 aufgenommen ist, kann auch bei Anordnung des Schwingungsdämpfers 33 am zweiten Griffabschnitt eine Vergrößerung des Gehäuses 11 insgesamt minimal gehalten werden. Da der zweite Griffabschnitt von dem Schwingung erzeugenden zweiten Röhrenabschnitt 13 und dem Schwerpunkt B1 entfernt ist, kann das Drehmoment wirksam reduziert werden.
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Als nächstes soll der Betrieb der Stichsäge 10 beschrieben werden. Nachdem der Bediener das Netzkabel 32 mit einer externen Stromquelle verbunden hat, ergreift er den Griffabschnitt 30 und versorgt den Elektromotor 14 durch Betätigen des Schalters 31 mit Strom, so dass sich die Ausgangswelle 15 dreht. Wenn das Drehmoment der Ausgangswelle 15 auf das Zahnrad 20 übertragen wird, ist die Drehzahl des Zahnrads 20 im Verhältnis zur Drehzahl der Ausgangswelle 15 niedrig. Das heißt, das Ritzel 16 und das Zahnrad 20 sind ein Untersetzungsgetriebe, und das Drehmoment der Ausgangswelle 15 wird mit Verstärkung auf das Zahnrad 20 übertragen.
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Wenn sich das Zahnrad 20 um die Spindel 19 herum dreht, läuft der Zapfen 24 um die Mittellinie A1 um, und der Zapfen 24 verlagert sich innerhalb der Längsbohrung 26. Die Umlaufkraft des Zapfens 24 wird in eine Kraft der Hin-und-Her-Bewegung in der Richtung entlang der Mittellinie A2 des Kolbens 25 umgewandelt, und der Kolben 25 und das Sägeblatt 27 bewegen sich gemeinsam in der Auf- und Abwärtsrichtung aus 1. Wenn die Basis 28 mit einem Werkstück 39 in Kontakt gebracht wird, wird das Werkstück 39 vom Sägeblatt 27 geschnitten. Das Werkstück 39 kann ein Holzelement und Blech umfassen.
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Als nächstes soll das Prinzip der Reduzierung der Schwingung der Stichsäge 10 beschrieben werden. Die Drehkraft des Elektromotors 14 wird in die Kraft zum Hin-und-Her-Bewegen des Kolbens 25 umgewandelt, und der Kolben 25 und das Sägeblatt 27 bewegen sich in der Richtung entlang der Mittellinie A2 hin und her, wodurch eine Kraft entsteht, die die Stichsäge 10 in Schwingung versetzt. Da sich der Kolben 25 und das Sägeblatt 27 gemeinsam hin und her bewegen, können sie als ein Teil behandelt werden und werden daher der Einfachheit halber als Kolben 25 bezeichnet.
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Da ferner der Nocken 21 sich gemeinsam mit dem Zahnrad 20 um die Spindel 19 dreht, wird der Nocken 21 in der elliptischen Bohrung 23 des Ausgleichgewichts 22 in Längsachsenrichtung betätigt. Aus diesem Grund wird die Drehkraft des Nockens 21 in eine Kraft umgewandelt, die das Ausgleichgewicht 22 in der Richtung entlang der Mittellinie A3 hin und her bewegt, und das Ausgleichgewicht 22 bewegt in der Auf- und Abwärtsrichtung aus 1. Auf diese Weise wird ein Teil der Antriebskraft des Elektromotors 14 auf das Ausgleichgewicht 22 übertragen, wodurch das Ausgleichgewicht 22 in Schwingung versetzt wird.
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Die Richtung, in der sich das Ausgleichgewicht 22 entlang der Mittellinie A3 hin und her bewegt, ist gegenphasig zu der Hin-und-Her-Bewegung des Kolbens 25 entlang der Mittellinie A2. Indem also ein Verhältnis einer Masse mw1 des Ausgleichgewichts 22, einer Hin-und-Her-Bewegungsgröße dw1 des Ausgleichgewichts 22, einer Masse mp des Kolbens 25 und einer Hin-und-Her-Bewegungsgroße dp derart ausgelegt wird, dass es im Wesentlichen die Gleichung (1) erfüllt, kann durch die Hin-und-Her-Bewegung des Kolbens 25 die Schwingung der Stichsäge 10 reduziert werden. mw1 × dw1 = mp × dp Gleichung (1)
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Der Kolben 25 und das Ausgleichgewicht 22 vollziehen die Hin-und-Her-Bewegung gegenphasig und mit gleicher Frequenz; allerdings sind eine Strecke Lp vom Schwerpunkt B1 der Stichsäge 10 bis zu einem Schwerpunkt B2 des Kolbens 25 und eine Strecke Lw1 vom Schwerpunkt B1 bis zu einem Schwerpunkt B3 des Ausgleichgewichts 22 unterschiedlich. Daher entsteht an der Stichsäge 10 ein Moment M gemäß Gleichung (2). Der Schwerpunkt B1 der Stichsäge 10 ist der Schwerpunkt des Gehäuses 11, an dem alle Elemente, also der Elektromotor 14, das Ausgleichgewicht 22, das Zahnrad 20, der Kolben 25, das Sägeblatt 27, der Zahnradhalter 17, der Schwingungsdämpfer 33 usw., angebracht sind. M = (mp × dp × Lp) – (mw1 × dw1 × Lw1) Gleichung (2)
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In Gleichung (2) stellt (mp × dp × Lp) ein Moment M1 dar, das durch die Hin-und-Her-Bewegung des Kolbens 25 entsteht, und (mw1 × dw1 × Lw1) stellt ein Moment M2 dar, das durch die Hin-und-Her-Bewegung des Ausgleichgewichts 22 entsteht. Die Momente M, M1 und M2 sind allesamt Kräfte in Kreisumfangsrichtung um den Schwerpunkt B1.
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Die Mittellinie A2 ist eine Tangente eines Kreises mit dem Schwerpunkt B1 als Mittelpunkt, und die Mittellinie A3 ist eine Tangente des Kreises mit dem Schwerpunkt B1 als Mittelpunkt. Das Verhältnis der Strecke LP zur Strecke LW ist LP > LW. Wenn also die Schwingung der Stichsäge 10 aufgrund der Hin-und-Her-Bewegung des Kolbens 25 durch die Hin-und-Her-Bewegung des Ausgleichgewichts 22 reduziert wird, ergibt sich das Moment M durch Subtrahieren des Moments M2 vom Moment M1.
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Um für die Stichsäge 10 der vorliegenden Ausführungsform das Moment M nach dem Subtrahieren des Moments M2 vom Moment M1 gleich null zu machen, ist zusätzlich zum Ausgleichgewicht 22 der Schwingungsdämpfer 33 vorgesehen. Das heißt, wenn die Stichsäge 10 schwingt, bewegt sich das Gewicht 35 in der Richtung entlang der Mittellinie A4 hin und her und unterdrückt ein Resonanzphänomen auf der spezifischen Schwingungsfrequenz der Stichsäge 10. Die Mittellinie A4 ist eine Tangente des Kreises mit dem Schwerpunkt B1 als Mittelpunkt, und wenn der Kolben 25 in 1 nach oben betätigt wird, bewegt sich das Gewicht 35 in Tangentialrichtung vom ersten Röhrenabschnitt 12 fort.
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Wenn sich das Gewicht 35 also in der Richtung entlang der Mittellinie A4 hin und her bewegt, entsteht am Gehäuse 11 in Kreisumfangsrichtung um den Schwerpunkt B1 als Mittelpunkt ein Moment M3. Die Ausrichtung des Moments M3 ist umgekehrt zu der des Moments M1. Bei der Stichsäge 10 mit dem Ausgleichgewicht 22 und dem Schwingungsdämpfer 33 kann daher das Moment M gemäß der Gleichung (3) auf null gebracht werden. M = (mp × dp × Lp) – (mw1 × dw1 × Lw1) – (mw2 × dw2 × Lw2) = 0 Gleichung (3)
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Das heißt, das durch Hin-und-Her-Bewegen des Gewichts 35 erzeugte Moment M3 ist durch (mw2 × dw2 × Lw2) dargestellt. Die Masse mw2 des Gewichts 35, die Verlagerungsgröße dw2 des Gewichts 35 und die Strecke Lw2 von einem Schwerpunkt B4 des Gewichts 35 bis zum Schwerpunkt B1 können dabei so festgelegt werden, dass sie im Wesentlichen die Gleichung (3) erfüllen.
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Auf diese Weise kann bei der Stichsäge 10 das in Kreisumfangsrichtung um den Schwerpunkt B1 als Mittelpunkt entstehende Moment M ausgeglichen werden, und die Schwingung in Drehrichtung um den Schwerpunkt B1 als Mittelpunkt kann reduziert werden. Durch Anpassen der Strecke Lw2, der Verlagerungsgröße dw2 und der Masse mw2 kann die Schwingung der Stichsäge 10 mittels Hin-und-Her-Bewegung des Gewichts 35 reduziert werden.
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Das Gewicht 35 schwingt dabei nicht, indem es in Schwingung versetzt wird, sondern schwingt durch die von der Schwingung, die durch die Hin-und-Her-Bewegung des Kolbens 25 entsteht, darauf ausgeübt Schwungkraft. Das heißt, da die Antriebskraft des Elektromotors 14 nicht durch Schwingenlassen des Gewichts 35 des Schwingungsdämpfers 33 verbraucht wird, kann ein Antriebskraftverlust des Elektromotors 14 unterdrückt wird. Auch ist es nicht nötig, einen Mechanismus zum Umwandeln der Antriebskraft des Elektromotors 14 in eine Schwungkraft des Gewichts 35 vorzusehen, wodurch eine erhöhte Komplexität des Aufbaus der Stichsäge 10 vermieden wird.
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Bei Betrachtung der Stichsäge 10 von der Seite wie in 2 ist der Schwerpunkt B4 in Bezug auf den Schwerpunkt B1 auf der entgegengesetzten Seite der Schwerpunkte B2, B3 angeordnet. Die Strecke Lw2 vom Schwerpunkt B1 bis zum Schwerpunkt B4 kann also länger festgelegt werden als die Strecken Lw1, Lp. Somit kann die Masse mw2 des Gewichts 35 verringert werden, wodurch sich der Aufbau des Schwingungsdämpfers 33 vereinfachen lässt. Außerdem ist es möglich, den Schwingungsdämpfer 33 an einer Position entfernt vom Elektromotor 14, Kolben 25 usw. anzuordnen. Konkret ausgedrückt wird der Schwingungsdämpfer 33 unter Ausnutzung eines von vorne herein im Inneren des Griffabschnitts 30 vorhandenen ungenutzten Raums angeordnet.
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Zweite Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 3 soll eine Stichsäge 10 beschrieben werden, die einer zweiten Ausführungsform des Hin-und-Her-Bewegungswerkzeugs der vorliegenden Erfindung entspricht. Der Aufbau der Stichsäge 10 aus 3 entspricht demjenigen der Stichsäge 10 aus 1, und der Unterschied zwischen der Stichsäge 10 aus 1 und der Stichsäge 10 aus 3 besteht in der Anordnungsposition des Schwingungsdämpfers 33. Bei der Stichsäge 10 aus 3 ist der Schwingungsdämpfer 33 an einem Endabschnitt im Inneren des ersten Röhrenabschnitts 12 gegenüber vom zweiten Röhrenabschnitt 13 angeordnet. Das heißt, in einer Richtung entlang einer Mittellinie A5 ist der Elektromotor 14 zwischen dem Schwingungsdämpfer 33 und dem Zahnradhalter 17 angeordnet. Bei dem Schwingungsdämpfer 33 aus 3 wird das Gewicht 35 entlang der Mittellinie A4 hin und her betätigt, wobei die Mittellinie A4 parallel zur Mittellinie A2 ist. Ein Anordnungsbereich des Elektromotors 14 und ein Anordnungsbereich des Schwingungsdämpfers 33 in der Richtung entlang der Mittellinie A4 überlagern einander dabei wenigstens teilweise.
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Auch bei der Stichsäge 10 aus 3 kann durch Auslegung gemäß der Gleichung (3) das Moment M ebenso wie bei der Stichsäge 10 aus 1 auf null gebracht werden. Das Prinzip der Reduzierung der Schwingung bei der Stichsäge 10 aus 3 ist in 4 schematisch dargestellt. Mit der Stichsäge 10 aus 3 kann somit die gleiche Wirkung wie mit der Stichsäge 10 aus 1 erzielt werden. Auch in der vorliegenden Ausführungsform wird durch Anordnen des Schwingungsdämpfers 33 an einer vom zweiten Röhrenabschnitt 13 entfernten Position der Platz wirksam ausgenutzt, und es wird eine effektive Drehmomentreduzierung erreicht.
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Dritte Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 5 und 6 soll als nächstes ein Heckenschneider beschrieben werden, der einer dritten Ausführungsform des Hin-und-Her-Bewegungswerkzeugs der vorliegenden Erfindung entspricht. Heckenschneider dienen zum Beschneiden von Hecken und zum Stutzen von Gartenbäumen. Es handelt sich somit um ein Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug, bei dem ein Werkstück mit dem Vorderendwerkzeug geschnitten wird. Ein Heckenschneider 40 weist ein Gehäuse 41 auf, und im Inneren des Gehäuses 41 ist ein Elektromotor 42 vorgesehen.
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Außerdem ist eine Batteriepackung 43 lösbar am Gehäuse 41 vorgesehen, und durch Betätigen eines Schalters 44 durch den Bediener, der am Gehäuse 41 vorgesehen ist, wird die elektrische Leistung der Batteriepackung 43 dem Elektromotor 42 zugeführt, wodurch eine Ausgangswelle 45 des Elektromotors 42 in einer Richtung gedreht wird. An der Ausgangswelle 45 ist ein Zahnrad 49 angebracht. Am Gehäuse 41 ist ein Vorderendwerkzeug 46 angebracht. Das Vorderendwerkzeug 46 weist eine feste Klinge 47, die unbeweglich am Gehäuse 41 fixiert ist, und eine bewegliche Klinge 48 auf, die in Bezug auf das Gehäuse 41 beweglich vorgesehen ist
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Am Gehäuse 41 ist ein Kraftübertragungsmechanismus vorgesehen, der die Antriebskraft des Elektromotors 42 auf die bewegliche Klinge 48 überträgt. Dieser Kraftübertragungsmechanismus weist ein Zahnrad 50, das in das Zahnrad 49 eingreift, ein Zahnrad 51, das auf der gleichen Achse wie das Zahnrad 50 und sich gemeinsam mit diesem drehend vorgesehen ist, und ein in das Zahnrad 51 eingreifendes Zahnrad 52 auf. Das Zahnrad 52 entspricht dem Drehelement der vorliegenden Erfindung. Die Anzahl der Zähne des Zahnrads 51 ist geringer als die Anzahl der Zähne des Zahnrads 50, und die Anzahl der Zähne des Zahnrads 52 ist größer als die Anzahl der Zähne des Zahnrads 51. Wenn das Drehmoment des Elektromotors 42 über die Zahnräder 49, 50 auf das Zahnrad 52 übertragen wird, ist die Drehzahl des Zahnrads 52 somit geringer als die Drehzahl der Ausgangswelle 45. Das heißt, der Kraftübertragungsmechanismus ist ein Untersetzungsgetriebe, der das übertragene Drehmoment verstärkt.
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Das Zahnrad 52 dreht sich um eine Lagerwelle 53, und es ist eine exzentrische Welle 54 vorgesehen, die sich zusammen mit dem Zahnrad 52 dreht. Der Mittelpunkt der exzentrischen Welle 54 ist gegenüber dem Mittelpunkt der Lagerwelle 53 exzentrisch versetzt, und wenn sich das Zahnrad 52 dreht, dreht sich die exzentrische Welle 54 um die Lagerwelle 53.
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Am Gehäuse 41 ist ein Führungselement vorgesehen, das die bewegliche Klinge 48 in einer Richtung entlang einer Mittellinie C1 hin und her bewegt, und an der beweglichen Klinge 48 ist ein Zapfen 55 vorgesehen. Die exzentrische Welle 54 und der Zapfen 55 sind über einen Pleuel 56 aneinander gekoppelt. Bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben ist der Pleuel 56 um den Mittelpunkt der Lagerwelle 53 schwenkbar. Wenn sich also das Zahnrad 52 dreht und die exzentrische Welle 54 sich um die Lagerwelle 53 dreht, wird die Drehkraft der exzentrischen Welle 54 in eine Hin-und-Her-Bewegungskraft umgewandelt, die die bewegliche Klinge 48 in der Richtung entlang der Mittellinie C1 hin und her bewegt. Die Hin-und-Her-Bewegungsrichtung des Pleuels 56 und der exzentrischen Welle 54 unterscheiden sich somit von der Hin-und-Her-Bewegungsrichtung der beweglichen Klinge 48. Die exzentrische Welle 54 und der Pleuel 56 entsprechen dem Kraftübertragungselement der vorliegenden Erfindung.
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Im Inneren des Gehäuses 41 ist außerdem ein Schwingungsdämpfer 57 vorgesehen. Bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben wie in 6 ist eine Blattfeder 58 entlang der Mittellinie C1 angeordnet. Zwischen dem Vorderendwerkzeug 46 und dem Schwingungsdämpfer 57 sind die Zahnräder 49, 50, 51, 52 und der Pleuel 56 usw. angeordnet. Das Drehzentrum der Zahnräder 49, 50, 51, 52 liegt auf der Mittellinie C1.
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Der Schwingungsdämpfer 57 weist die aus Metall gebildete Blattfeder 58 und ein Gewicht 59 auf, das an der Blattfeder 58 befestigt ist. Die Blattfeder 58 ist im Zustand eines an beiden Enden gehaltenen Balkens, wobei die beiden Enden in Richtung der Mittellinie C1 jeweils von einem Befestigungsstück 59A befestigt sind, im Inneren des Gehäuses 41 angeordnet. Bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben ist die Blattfeder 58 in einer derartigen Ausrichtung angebracht, dass die Dickenrichtung der Blattfeder 58 eine Richtung ist, die in Bezug auf die Mittellinie C1 orthogonal ist. Das heißt, bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben kann sich die Blattfeder 58 in Bezug auf die Mittellinie C1 in einer diese kreuzenden Richtung elastisch verformen.
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Wenn bei dem Heckenschneider 40 aus 5 und 6 das Drehmoment des Elektromotors 42 über die Zahnräder 49, 50, 51, 52 auf die Lagerwelle 53 übertragen wird, dreht sich die Lagerwelle 53. Die Drehkraft der Lagerwelle 53 wird über den Pleuel 56 auf die bewegliche Klinge 48 übertragen, und die bewegliche Klinge 48 bewegt sich in der Richtung entlang der Mittellinie C1 hin und her. Das Werkstück, das sich zwischen der festen Klinge 47 und der beweglichen Klinge 48 befindet, wird also durch die Scherkraft geschnitten.
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Wenn sich allerdings die exzentrische Welle 54 um die Lagerwelle 53 als Mittelpunkt dreht und der Pleuel 56 betätigt wird, entsteht eine Kraft, die den Heckenschneider 40 bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben in einer Richtung E1, die die Mittellinie C1 kreuzt, schwingen lässt. Die Richtung E1 entspricht der bestimmten Richtung der vorliegenden Erfindung. Wenn die Kraft entsteht, die den Heckenschneider 40 schwingen lässt, wird sie vom Schwingungsdämpfer 57 reduziert. Das heißt, die Blattfeder 58 verformt sich elastisch und das Gewicht 59 bewegt sich in der gleichen Richtung wie der Richtung E1 hin und her. Die Richtung, in die das Gewicht 59 betätigt wird, ist gegenphasig zu der Richtung, in der der Pleuel 56 betätigt wird, wodurch die Schwingung des Heckenschneiders 40 reduziert wird.
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Bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben wie in 6 liegt ein Schwerpunkt D1 des Heckenschneiders 40 dabei zwischen einem Endabschnitt am Gehäuse 41 über der Mittellinie C1, an dem das Vorderendwerkzeug 46 angebracht ist, und der Lagerwelle 53. Das heißt, wenn sich der Pleuel 56 und die exzentrische Welle 54 hin und her bewegen, entsteht entsprechend der Masse des Pleuels 56 und der exzentrischen Welle 54, der Strecke vom Schwerpunkt des Pleuels 56 und der exzentrischen Welle 54 zum Schwerpunkt D1 und der Verlagerungsgröße des Pleuels 56 und der exzentrischen Welle 54 eine Schwungkraft.
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Wenn sich das Gewicht 59 in Bezug darauf hin und her bewegt, entsteht entsprechend der Masse des Gewichts 59, der Strecke von einem Schwerpunkt F1 des Gewichts 59 bis zum Schwerpunkt D1 und der Verlagerungsgröße des Gewichts 59 eine Kraft, die die Schwingung aufhebt. Da der Heckenschneider 40 der dritten Ausführungsform somit einen Schwingungsdämpfer 57 aufweist, kann die Schwingung reduziert werden. Der Schwerpunkt D1 des Heckenschneiders 40 ist dabei der Schwerpunkt des Gehäuses 41, an dem alle Teile, also der Elektromotor 42, die Batteriepackung 43, das Vorderendwerkzeug 46, der Kraftübertragungsmechanismus, der Schwingungsdämpfer 57 usw., angebracht sind.
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Vierte Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 7 und 8 soll als nächstes ein Heckenschneider beschrieben werden, der einer vierten Ausführungsform des Hin-und-Her-Bewegungswerkzeugs der vorliegenden Erfindung entspricht. Bei dem Heckenschneider 40 aus 7 und 8 sind Elemente, die dem Heckenschneider 40 aus 5 und 6 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5 und 6 versehen. Bei dem Heckenschneider 40 aus 7 und 8 unterscheidet sich der Aufbau eines Schwingungsdämpfers 60 von dem des Schwingungsdämpfers 57.
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Der Schwingungsdämpfer 60 weist außerdem eine Blattfeder 61 aus Metall auf, wobei ein Ende in Längsrichtung der Blattfeder 61 mit einem Befestigungsstück 62 befestigt ist. Am freien Ende der Blattfeder 61 ist ein Gewichtabschnitt 63 vorgesehen, indem die Dicke der Blattfeder 61 großer als an den anderen Stellen ausgebildet ist. Die Blattfeder 61 ist im Zustand eines einseitig gehaltenen Balkens, wobei das eine Ende in Richtung der Mittellinie C1 mit dem Befestigungsstück 62 befestigt ist, im Inneren des Gehäuses 41 angeordnet. Bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben ist die Blattfeder 61 in einer derartigen Ausrichtung angebracht, dass die Dickenrichtung der Blattfeder 61 eine Richtung ist, die in Bezug auf die Mittellinie C1 orthogonal ist. Das heißt, bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben kann sich die Blattfeder 61 um das Befestigungsstück 62 als Lagerpunkt in Bezug auf die Mittellinie C1 in einer diese kreuzenden Richtung E1 elastisch verformen.
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Wenn sich allerdings die exzentrische Welle 54 um die Lagerwelle 53 als Mittelpunkt dreht und der Pleuel 56 betätigt wird, entsteht eine Kraft, die den Heckenschneider 40 bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben in der Richtung E1, die die Mittellinie C1 kreuzt, schwingen lässt. Wenn die Kraft entsteht, die den Heckenschneider 40 schwingen lässt, wird sie vom Schwingungsdämpfer 57 reduziert. Das heißt, die Blattfeder 58 verformt sich elastisch und das Gewicht 59 bewegt sich in der gleichen Richtung wie der Richtung E1 hin und her. Die Richtung, in die das Gewicht 59 betätigt wird, ist gegenphasig zu der Richtung, in der der Pleuel 56 betätigt wird, wodurch die Schwingung des Heckenschneiders 40 reduziert wird.
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Bei dem Heckenschneider 40 aus 7 und 8 erzeugen Elemente, die denen des Heckenschneiders 40 aus 5 und 6 entsprechen, die gleiche Wirkung. Wenn sich das Gewichtabschnitt 63 des Schwingungsdämpfers 60 in Bezug darauf hin und her bewegt, entsteht entsprechend der Masse des Gewichtabschnitts 63, der Strecke von einem Schwerpunkt G1 des Gewichtabschnitts 63 bis zum Schwerpunkt D1 und der Verlagerungsgröße des Gewichtabschnitts 63 eine Kraft, die die Schwingung aufhebt. Da der Heckenschneider 40 der vierten Ausführungsform somit einen Schwingungsdämpfer 60 aufweist, kann die Schwingung reduziert werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 9 soll als nächstes ein Heckenschneider beschrieben werden, der einer fünften Ausführungsform des Hin-und-Her-Bewegungswerkzeugs der vorliegenden Erfindung entspricht. Bei dem Heckenschneider 40 aus 9 sind Elemente, die dem Heckenschneider 40 aus 5 und 6 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in 5 und 6 versehen. Bei dem Heckenschneider 40 aus 9 ist der Aufbau eines Schwingungsdämpfers 64 anders als der des Schwingungsdämpfers 57. Der Schwingungsdämpfer 64 ist im Inneren des Gehäuses 41 vorgesehen. Der Schwingungsdämpfer 64 weist ein Gehäuse 34 auf, und im Inneren des Gehäuses 34 ist ein Gewicht 66 vorgesehen. Bei Betrachtung des Heckenschneiders 40 von oben wird das Gewicht 66 in einer Richtung E1, die die Mittellinie C1 kreuzt, betätigt. In 9 ist die Richtung E1 zur Mittellinie C1 orthogonal. Im Inneren des Gehäuses 65 ist in Richtung E1 an beiden Seiten des Gewichts 66 ein elastischer Körper 67, 68 vorgesehen. Bei den elastischen Körpern 67, 68 handelt es sich um Spiraldruckfedern, wobei die elastischen Körper 67, 68 Kraft auf das Gewicht 66 ausüben.
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Bei dem Heckenschneider 40 aus 9 erzeugen Elemente, die denen des Heckenschneiders 40 aus 5 und 6 entsprechen, die gleiche Wirkung. Bei dem Heckenschneider 40 aus 9 wird bei einer Arbeit zum Schneiden eines Werkstücks durch Übertragen des Drehmoments des Elektromotors 42 auf das Vorderendwerkzeug 46 nach dem gleichen Prinzip wie bei dem Heckenschneider 40 aus 7 und 8 eine Kraft erzeugt, die den Heckenschneider 40 in der Richtung E1 schwingen lässt, die die Mittellinie C1 kreuzt. Wenn die Kraft entsteht, die den Heckenschneider 40 schwingen lässt, wird sie vom Schwingungsdämpfer 64 reduziert. Das heißt, die elastischen Körper 67, 68 verformen sich elastisch und das Gewicht 66 bewegt sich in der gleichen Richtung wie der Richtung E1 hin und her. Die Richtung, in die das Gewicht 66 betätigt wird, ist gegenphasig zu der Richtung, in der der Pleuel 56 betätigt wird, wodurch die Schwingung des Heckenschneiders 40 reduziert wird. Es entsteht also entsprechend der Masse des Gewichts 66, der Strecke von einem Schwerpunkt H1 des Gewichts 66 bis zum Schwerpunkt D1 und der Verlagerungsgröße des Gewichts 66 eine Kraft, die die Schwingung aufhebt. Da der Heckenschneider 40 der fünften Ausführungsform somit einen Schwingungsdämpfer 64 aufweist, kann die Schwingung reduziert werden.
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Das Hin-und-Her-Bewegungswerkzeug der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in unterschiedlicher Weise abgewandelt werden, ohne von ihrem Umfang abzuweichen. So ist beispielsweise die Stichsäge der ersten und zweiten Ausführungsform derart aufgebaut, dass dem Elektromotor Strom von einer externen Strom zugeführt wird, doch wenn eine Batteriepackung lösbar am Gehäuse angebracht ist, kann dem Elektromotor auch Strom von der Batteriepackung zugeführt werden. Bei der Stichsäge 10 aus 1 ist es auch möglich, den Schwingungsdämpfer im Inneren der Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Röhrenabschnitt 13 und dem Griffabschnitt 30 anzuordnen. In diesem Fall ist eine Mittellinie, an der sich ein Hilfsgewicht hin und her bewegt, koaxial zur Mittellinie A2 oder kreuzt die Mittellinie A2.
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Die in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe „parallel” und „vertikal” schließen aufgrund von Abmessungstoleranzen und Montagetoleranzen der Elemente außer einer vollkommenen Parallelität bzw. Vertikalität von Aufbauelementen auch die Bedeutungen „im Wesentlichen parallel” bzw. „im Wesentlichen vertikal” ein.
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Ferner kann das Drehelement der vorliegenden Erfindung außer Zahnrädern auch Scheiben und Rollen umfassen. Anstelle eines Elektromotors kann in allen Ausführungsformen auch ein Verbrennungsmotor als Antriebsquelle benutzt werden. Das Kraftübertragungselement der vorliegenden Erfindung umfasst Elemente wie Pleuel, Wellen, Glieder, Halter usw. Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung Hin-und-Her-Bewegungswerkzeuge mit einem Aufbau, wobei die Antriebskraft einer Antriebsquelle auf ein Vorderendwerkzeug übertragen wird, wie beispielsweise Hammer, Schraubhammer, Bohrhammer, Säbelsägen usw.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stichsäge
- 11, 41
- Gehäuse
- 14
- Elektromotor
- 22
- Ausgleichgewicht
- 25
- Kolben
- 27, 46
- Vorderendwerkzeug
- 33, 57, 60, 64
- Schwingungsdämpfer
- 35
- Hilfsgewicht
- 40
- Heckenschneider
- 47
- feste Klinge
- 48
- bewegliche Klinge
- 52
- Zahnrad
- 53
- Lagerwelle
- 54
- exzentrischen Welle
- 56
- Pleuel
- E1
- Richtung
- A2, A4
- Mittellinie
- B1, D1
- Schwerpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-115913 [0002, 0002, 0003, 0004, 0005]
