DE602004000335T2

DE602004000335T2 - Hin- und herbewegbares Kraftwerkzeug

Info

Publication number: DE602004000335T2
Application number: DE602004000335T
Authority: DE
Inventors: Shinji Anjo-shi Hirabayashi; Kenji Anjo-shi Kobayashi
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: EP1491277B1; DE602004000335D1; EP1491277A1; US7363713B2; US20040255475A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hin- und herbewegbares Kraftwerkzeug, wie etwa eine Hubsäge, und spezieller auf eine praktische Technik der Schwingungsverminderung in einem hin- und herbewegbaren Kraftwerkzeug mit einer einfachen Struktur, wobei dem Verhalten des Werkzeugbits beim tatsächlichen Schneiden eines Werkstückes Rechnung getragen wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Die japanische ungeprüfte offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2001–9632 (D1) offenbart eine Hubsäge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die bekannte Säge enthält einen Bewegungsumwandlungsmechanismus, der einen Schieber bzw. Schlitten veranlasst, sich durch die Drehbewegung des Motors hin- und herzubewegen. Ein Werkzeugbit ist an dem Ende des Schiebers montiert. Weiterhin ist ein Gegengewicht in dem Bewegungsumwandlungsmechanismus vorgesehen. Wenn sich der Schieber hin- und herbewegt, bewegt sich das Gegengewicht in einer zur Richtung der Hin- und Herbewegung des Schiebers entgegengesetzten Richtung. Als Ergebnis kann die durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers verursachte Schwingung vermindert werden.
Durch die Verwendung solch eines Gegengewichtes, das sich mit einer Phasenverschiebung um 180° bezüglich der Hin- und Herbewegung des Schiebers hin- und herbewegt, kann das hauptsächlich die Trägheitskraft enthaltende Moment zwischen dem Schieber und dem Gegengewicht in der axialen Richtung des Schiebers vermindert werden. Jedoch unterscheidet sich der optimale Zeitablauf zur Schwingungsverminderung durch das Gegengewicht entsprechend dem Vorliegen oder Fehlen eines äußeren Widerstandes, der auf das Werkzeugbit wirkt, zwischen dem Zustand, in dem die Schneidtätigkeit tatsächlich durch das Werkzeugbit an dem Werkstück durchgeführt wird, und dem Zustand, in dem das Kraftwerkzeug ohne Durchführung einer Schneidtätigkeit im Leerlauf ist. Darüber hinaus variiert selbst beim Schneiden eines Werkstückes der auf das Werkzeugbit wirkende äußere Widerstand in einem bestimmten Bereich entsprechend verschiedenen Faktoren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nützliches Verfahren zur wirksamen Schwingungsverminderung in einem hin- und herbewegbaren Kraftwerkzeug mit einer einfachen Struktur vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein repräsentatives hin- und herbewegbares Kraftwerkzeug einen Motor, ein Werkzeugbit, einen Schieber, einen Bewegungsumwandlungsmechanismus und ein Gegengewicht. Das Werkzeugbit führt durch Hin- und Herbewegung eine vorbestimmte Tätigkeit durch. Der Schieber bewegt sich zum Antrieb des Werkzeugbits hin und her. Der Bewegungsumwandlungsmechanismus wandelt eine rotierende Ausgangsbewegung des Motors in eine Hin- und Herbewegung des Schiebers um. Das Gegengewicht ist in dem Bewegungsumwandlungsmechanismus vorgesehen. Darüber hinaus bewegt sich das Gegengewicht in einer zur Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers entgegengesetzten Richtung hin und her. Der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts ist derart eingestellt, dass eine Zeitverzögerung zwischen dem Moment bzw. Augenblick besteht, indem der Schieber einen oberen Totpunkt erreicht, und dem Moment, in dem das Gegengewicht einen unteren Totpunkt erreicht.
Mit solch einem Aufbau kann der Zeitablauf zum Vermindern der kinetischen Energie, die durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers verursacht wird, optimiert werden, wobei ein Schneidwiderstand in Betracht gezogen wird, welchen das Werkzeugbit von dem Werkstück im Betrieb empfängt.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen leicht verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die eine ganze Hubsäge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine teilweise Schnittansicht eines wesentlichen Teils der entsprechenden Hubsäge.
3 ist eine Draufsicht eines Bewegungsumwandlungsmechanismus.
4 ist eine detaillierte Draufsicht einer Kurbel.
5 ist eine detaillierte geschnittene Vorderansicht der Kurbel.
6 ist eine detaillierte geschnittene Rückansicht der Kurbel.
7 ist eine teilweise Schnittansicht eines wesentlichen Teils der entsprechenden Hubsäge.
8 ist eine Draufsicht eines Bewegungsumwandlungsmechanismus.
9 zeigt die Arbeitsweise einer Nockenscheibe unter unbelasteten Bedingungen (in dem ersten Schwingungsverminderungsmodus).
10 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter unbelasteten Bedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 9 gezeigten Zustand gedreht ist.
11 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter unbelasteten Bedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 10 gezeigten Zustand gedreht ist.
12 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter unbelasteten Bedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 11 gezeigten Zustand gedreht ist.
13 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter unbelasteten Bedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 12 gezeigten Zustand gedreht ist.
14 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter Lastbedingungen (in dem zweiten Schwingungsverminderungsmodus).
15 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter Lastbedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45°C im Uhrzeigersinn von dem in 14 gezeigten Zustand gedreht ist.
16 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter Lastbedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 15 gezeigten Zustand gedreht ist.
17 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter Lastbedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 16 gezeigten Zustand gedreht ist.
18 zeigt die Arbeitsweise der Nockenscheibe unter Lastbedingungen in dem Zustand, in dem sie um 45° im Uhrzeigersinn von dem in 17 gezeigten Zustand gedreht ist.
19 zeigt schematisch das Verhältnis zwischen der Trägheitskraft und dem Schneidwiderstand, der auf ein Sägeblatt wirkt, das sich zusammen mit einem Schieber hin und her bewegt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes fest derart eingestellt sein, dass eine Zeitverzögerung zwischen dem Moment besteht, in dem der Schieber einen oberen Totpunkt erreicht, und dem Moment, in dem das Gegengewicht einen unteren Totpunkt erreicht. Beispielsweise wird ein Schneidwiderstand, der am häufigsten bei einem tatsächlichen Betrieb des Kraftwerkzeugs auftritt, erkannt und folglich kann der Phasenunterschied auf einen Winkel fest eingestellt werden, bei dem der Effekt der Schwingungsverminderung maximiert werden kann, um sich dem praktischen Betrieb anzupassen. Als Ergebnis kann die Schwingungsverminderung mit einer einfachen Struktur erreicht werden, wobei dem Verhalten und/oder den Möglichkeiten des Werkzeugbits beim tatsächlichen Schneiden eines Werkstückes durch Hin- und Herbewegung des Werkzeugbits Rechnung getragen wird.
Der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes kann derart fest eingestellt sein, dass die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes über 180° gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers verzögert ist. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn ein Werkstück durch ein Werkzeugbit geschnitten wird, wobei die Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers dazu neigt, sich zu einer verzögerten Seite hin zu verschieben, im Vergleich mit dem Zustand des Leerlaufbetriebs, in dem die Schneidtätigkeit nicht durchgeführt wird, oder unter unbelasteten Antriebsbedingungen, in denen das Werkzeugbit keinen Widerstand von dem Werkstück empfängt.
Vorzugsweise kann der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes von einem Zustand, in dem er auf einen vorbestimmten Phasenunterschied fest eingestellt ist, auf einen Zustand umgeschaltet werden, in dem er auf einen unterschiedlichen Phasenunterschied fest eingestellt ist. Beispielsweise, wenn das Werkzeugbit durch ein anderes unterschiedlicher Art ersetzt wird, kann dies verschiedene Veränderungen bei den Betriebsbedingungen bewirken, oder es kann notwendig sein, den Zeitablauf für das Gegengewicht nachzustellen, um die durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers verursachte Schwingung zu vermindern. In dieser Erfindung kann solch eine Veränderung oder Einstellung einfach durch die Veränderung von einem Zustand, in dem er auf einen vorbestimmten Phasenunterschied fest eingestellt ist, auf einen Zustand, in dem er auf einen unterschiedlichen Phasenunterschied fest eingestellt ist, angesprochen werden.
Darüber hinaus kann als ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung das Kraftwerkzeug zumindest zwischen einem ersten Schwingungsverminderungsmodus, in dem der Schieber und das Gegengewicht sich mit einem vorbestimmten Phasenunterschied hin- und herbewegen, und einem zweiten Schwingungsverminderungsmodus umgeschaltet werden, in dem der Schieber und das Gegengewicht sich mit einem von dem ersten Schwingungsverminderungsmodus verschiedenen Phasenunterschied zueinander hin- und herbewegen. Durch das Vorsehen mehrfacher Schwingungsverminderungsbetriebsweisen, kann das Gegengewicht das Moment oder die kinetische Energie des Schiebers in dem optimalen Zeitablauf vermindern.
Jede der zusätzlichen vorhergehend und nachfolgend offenbarten Merkmale und Verfahrensschritte können getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Verfahrensschritte eingesetzt werden, um verbesserte hin- und her bewegbare Kraftwerkzeuge und Verfahren bereit zu stellen, um solche hierin eingesetzte Kraftwerkzeuge und Einrichtungen zu verwenden. Repräsentative Beispiele der vorliegenden Erfindung, die viele von diesen zusätzlichen Merkmalen und Verfahrensschritten in Verbindung einsetzen, werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung ist lediglich vorgesehen, um einem Fachmann weitere Details zur Ausführung bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehren zu lehren und ist nicht dafür gedacht, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken. Nur die Ansprüche definieren den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung. Daher können in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbarte Kombinationen von Merkmalen und Schritten nicht notwendig sein, um die Erfindung im weitesten Sinne anzuwenden, und sind stattdessen nur mitgeteilt, um im besonderen einige repräsentative Beispiele der Erfindung zu beschreiben, deren detaillierte Beschreibung nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird.
(Erste repräsentative Ausführungsform)
Die erste repräsentative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, enthält eine Säge mit sich hin und her bewegendem Sägeblatt bzw. Hubsäge 101 als eine repräsentative Ausführungsform des Kraftwerkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung einen Körper 103, eine Batteriegruppe 105, die entfernbar an dem Körper 103 befestigt ist, einen Schieber 107, der von dem Körper 103 zu der Seite des vorderen Ende der Hubsäge 101 (nach rechts bei Blickrichtung wie in 1) herausragt, und ein Sägeblatt 111, das in einem Einspannfutter 109 an dem Ende des Schiebers 107 montiert ist und ein Werkstück (nicht gezeigt) schneidet. Das Sägeblatt 111 ist ein Merkmal, das dem "Werkzeugbit" gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Ein Motorgehäuse 103a, ein Getriebegehäuse 103b und ein Handgriff 103c bilden den Körper 103 in einem Stück.
Das Motorgehäuse 103a des Körpers 103 nimmt einen Motor 113 (siehe 2) auf. Der Motor 113 wird angetrieben, wenn der Benutzer einen Auslöseschalter 115 niederdrückt. Das Sägeblatt 111 bewegt sich dann zusammen mit dem Schieber 107 und dem Einspannfutter 109 hin und her und kann ein Werkstück schneiden.
2 zeigt einen wesentlichen Teil der Hubsäge 101 gemäß der vorliegenden Erfindung. In 2 sind der Handgriff 103c und das Sägeblatt 111 nicht gezeigt. Wie in 2 gezeigt ist, tragen Lager 107a den Schieber 107, so dass der Schieber 107 sich in seiner axialen Richtung hin- und herbewegen kann. Der Schieber 107 ist mit einer Motorausgangswelle 117 über einen Bewegungsumwandlungsmechanismus 121, der innerhalb des Getriebegehäuses 103b des Körpers 103 angeordnet ist, verbunden.
Der Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 ist geeignet, die Drehbewegung der Motorausgangswelle 117 in die Hin- und Herbewegung in der axialen Richtung des Schiebers 107 umzuwandeln. Der Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 enthält ein Kegelzahnrad 123, einen exzentrischen Zapfen 129, eine Kurbel 131, einen Führungszapfen 133 und ein Gegengewicht 139. Die Kurbel 131 ist geeignet, den Schieber 107 und das Gegengewicht 139 zu veranlassen, sich durch eine rotierende Ausgangsbewegung des Motors 113 hin- und herzubewegen. Ein Phasenunterschied von 180° besteht zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139, und das Gegengewicht 139 bewegt sich mit einer Phasenverzögerung hin und her, die nachfolgend beschrieben wird.
Das Kegelzahnrad 123 ist drehbar durch Lager 127 gelagert und an dem oberen Ende einer drehenden Welle 125 befestigt, so dass sich das Kegelzahnrad 123 zusammen mit der drehenden Welle 125 drehen kann. Das Kegelzahnrad 123 steht mit der Motorausgangswelle 117 in Eingriff. Ein Ende des exzentrischen Zapfens 129 wird in das Kegelzahnrad 123 an einer Stelle eingeschraubt, die mit einem vorbestimmten Abstand von der Drehachse des Kegelzahnrads 123 versetzt ist. Der exzentrische Zapfen 129 hat einen Kopf mit größerem Durchmesser und eine Beilagscheibe an dem anderen Ende. Ein Fuß 131a der Kurbel 131 ist zwischen dem Kopf mit einem großen Durchmesser und der Beilagscheibe und dem Kegelzahnrad 123 angeordnet und folglich mit dem exzentrischen Zapfen 129 integriert. Wenn sich das Kegelzahnrad 123 um die drehende Welle 125 herum dreht, rotiert die Kurbel 133 zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129 um die drehende Welle 125 herum. Als Ergebnis wird es einem Führungszapfen 133, der an den Endabschnitt der Kurbel 131 montiert ist, ermöglicht, sich zwischen der rechten Stellung oberhalb der drehenden Welle 125, wie in 2 gezeigt ist, und der linken Stellung (nicht gezeigt) oberhalb der drehenden Welle 125 zu bewegen. Das untere Ende des Führungszapfens 133 wird unter Presssitz in den Endabschnitt eines Schieberantriebsteiles 131b der Kurbel 131 eingesetzt. Das obere Ende des Führungszapfens 133 ist in einen Schieberblock 137 des Schiebers 107 durch ein Lager 135 eingepasst. Der Führungszapfen 133 kann sich relativ zu dem Schieber 107 drehen.
Wie aus 2 und den 5 und 6 ersichtlich ist, die die Seiten- und Unteransichten der Kurbel 131 darstellen, ist ein Gegengewicht-Antriebsteil 132 in dem Fuß 131a der Kurbel 131 vorgesehen, und das Gegengewicht 139 ist locker um den Gegengewicht-Antriebsteil 132 herum befestigt. Der Gegengewicht-Antriebsteil 132 enthält ein Nockenelement, das um ein Montageloch 129a (siehe 4 bis 6) herum gebildet ist, durch das der exzentrische Zapfen 129 eingeführt wird. Folglich kann sich das Gegengewicht 139 in der axialen Richtung des Schiebers 107 durch den Gegengewicht-Antriebsteil 132, der in dem Fuß 131a der Kurbel 131 vorgesehen ist, hin- und herbewegen. Wenn sich das Kegelzahnrad 123 um die drehende Welle 125 mittels der Motorausgangswelle 117 herum dreht, rotiert die Kurbel 131 zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129 um die drehende Welle 125 herum.
Wie in 3 gezeigt ist, die eine Draufsicht der Hubsäge 101 dargestellt, ist ein Eingriffs- bzw. Erfassungsschlitz 139a in dem Gegengewicht 139 ausgebildet. Von der Drehbewegung der Kurbel 131 um die drehende Welle 125 herum entfallen Bewegungskomponenten in der quer zu der Längsachse des Schiebers 107 verlaufenden Richtung innerhalb einer horizontalen Ebene auf den Erfassungsschlitz 139a, und es werden Bewegungskomponenten in der axialen Richtung des Schiebers 107 an das Gegengewicht 139 übertragen. Dem Gegengewicht 139 wird es folglich ermöglicht, sich nur in der axialen Richtung des Schiebers 107 hin- und herzubewegen. Wie in 3 gezeigt ist, ist das Gegengewicht 139 verschiebbar durch eine Schiebeführung 143a einer Arretierungsplatte 143 gelagert, die auf dem Körper 103 montiert ist, so dass eine zuverlässige Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 gewährleistet ist.
Wie in den 2 und 3 mit Bezug auf die Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und des Gegengewichtes 139 gezeigt ist, ist die Stellung, zu der sie sich am weitesten zu der Seite des vorderen Endes der Hubsäge 101 (nach rechts, bei Blickrichtung wie in den Zeichnungen) bewegt haben, als der "obere Totpunkt" definiert, während die Stellung, zu der sie sich zu der Seite des rückwärtigen Endes der Hubsäge 101 (nach links, bei Blickrichtung wie in den Zeichnungen) bewegt haben, als der "untere Totpunkt" definiert ist. Genauer bewegen sich der Schieber 107 und das Gegengewicht 139 dieser Ausführungsform zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin und her.
Weiterhin, wie in den 3 bis 6 gezeigt ist, bildet der Fuß 131a, der das Gegengewicht-Antriebsteil 132 und den Schieber-Antriebsteil 131b aufweist, die Kurbel 131 aus einem Stück. Der Schieberantriebsteil 131b ist einteilig mit dem Fuß 131a ausgebildet und ist mit einem Winkel D um die drehende Welle 125 mit Bezug auf den Fuß 131a herum abgewinkelt. Daher, wenn die Kurbel 131 entgegen des Uhrzeigersinns (in der durch den Pfeil R in 4 gezeigten Richtung) um die drehende Welle 125 (siehe 2) gedreht wird, ist die Phase der Drehbewegung des Gegengewicht-Antriebsteils 132 durch einen Winkel entsprechend dem Winkel D gegenüber der Phase der Drehbewegung des Schieberantriebsteils 131b verzögert.
Der Betrieb der Hubsäge 101, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird nun erläutert. Wenn der Benutzer den Auslöseschalter 115 des Handgriffes 103c niederdrückt, wird der Motor 113 durch die von der Batterie 105 versorgte Antriebsschaltung angetrieben. Folglich wird die Motorausgangswelle 117 (gezeigt in 2) gedreht. Wenn sich die Motorausgangswelle 117i, dreht sich das Kegelzahnrad 123, das mit der Motorausgangswelle 117 in Eingriff ist, um die drehende Welle 125 in einer horizontalen Ebene herum. Dann rotiert der exzentrische Zapfen 129, der exzentrisch in einer von der drehenden Welle 125 unter Abstand angeordneten Stellung angeordnet ist, um die drehende Welle 125 herum. Als ein Ergebnis rotiert die Kurbel 131 um die drehende Welle 125 in einer horizontalen Ebene zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129.
Während die Kurbel 131 rotiert, rotiert der Führungszapfen 133 ebenso um die drehende Welle 125 herum, während sich diese dreht. Der Führungszapfen 133 ist in dem Schieber block 137 mittels des Lagers 135 locker eingepasst. Durch die Drehbewegung des Führungszapfens 133 bewegt sich der Schieber 107 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin und her. Die Drehbewegung des Führungszapfens 133 wird von dem Lager 135 aufgenommen und nicht an den Schieber 107 übertragen. Folglich bewegt sich das Sägeblatt 111 (siehe 1), das mit dem Einspannfutter 109 an dem Ende des Schiebers 107 verbunden ist, in der axialen Richtung des Schiebers 107 hin und her und schneidet das Werkstück.
Während sich der Schieber 107 hin- und herbewegt, bewegt sich das Gegengewicht 139 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt mittels des Gegengewicht-Antriebsteils 132, das in dem Fuß 131a der Kurbel 131 vorgesehen ist, hin und her, um die Schwingung der Hubsäge 101 durch die Verminderung der durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 verursachte kinetische Energie (Moment) zu vermindern.
Beim Schneiden eines Werkstückes mit der Hubsäge 101, d.h. unter Lastantriebsbedingungen zum Schneiden eines Werkstückes, ist es notwendig, nicht nur die Auswirkung der durch den Schieber 107, das Einspannfutter 109 und das Sägeblatt 111, die sich zusammen in einem Stück hin- und herbewegen, verursachten Trägheitskraft, sondern auch die Auswirkung des zwischen dem Werkstück und dem Sägeblatt 111 verursachten Schneidwiderstandes zu betrachten. Dies liegt daran, dass der Zeitablauf zur Schwingungsverminderung durch das Gegengewicht 139 infolge solch eines von dem Werkzeug aufgenommenen Schneidwiderstandes verschoben werden kann.
Im Besonderen wirkt die Trägheitskraft in der Vorwärtsrichtung des Schiebers 107, des Einspannfutters 109 und des Sägeblattes 111, während der Schneidwiderstand in der entgegengesetzten Richtung dieser Vorwärtsrichtung wirkt. Darüber hinaus wird die Trägheitskraft durch die Beschleunigung des Schiebers 107, des Einspannfutters 109 und des Sägeblattes 111 bestimmt, während der Schneidwiderstand durch die Geschwindigkeit dieser Elemente bestimmt wird. Es besteht ein Phasenunterschied von 90° zwischen der Trägheitskraft und dem Schneidwiderstand. Folglich wird die Kraft (Schneidwiderstand) mit einer unterschiedlichen Phase als eine Funktion, in der die Geschwindigkeit variabel ist, zu der Trägheitskraft angelegt, die durch den Schieber 107, das Einspannfutter 109 und das Sägeblatt 111 verursacht wird. Daher müssen, um die Schwingung in der Hubsäge 101 unter Lastantriebsbedingungen effektiv zu vermindern, nicht nur die Trägheitskraft, sondern auch der von dem Werkstück zu empfangende Schneidwiderstand in Betracht gezogen werden.
Der Schneidwiderstand wird durch die Geschwindigkeit der oben genannten Elemente definiert. Jedoch variieren im tatsächlichen Betrieb die Geschwindigkeit dieser Elemente innerhalb eines bestimmten Bereiches entsprechend Parametern, wie etwa einer Druckkraft des Sägeblattes 111 auf das Werkstück. Um die Schwingungsverminderung der Hubsäge 101 zu verwirklichen, die solche Schneidwiderstandsschwankungen vollständig aufnehmen kann, kann der Aufbau der Hubsäge 101 kompliziert werden und, im besonderen für in breiter Masse verkaufte Spitzenmodelle, kann dies nicht praktikabel sein.
Daher ist es in dieser Ausführungsform beabsichtigt, eine Maßnahme vorzunehmen, um die Schwingung so weit wie möglich zu vermindern, ohne den Aufbau der Hubsäge 101 kompliziert zu gestalten. Zu diesem Zweck wird als erstes ein Wert des Schneidwiderstands, der am häufigsten auftritt, gewählt. Dann wird gemäß dem Schneidwiderstand das stellungsmäßige Verhältnis zwischen dem Fuß 131a und dem Schieberantriebsteil 131b der Kurbel 131 derart fest eingestellt, dass eine Phasenverzögerung auf der Seite des Gegengewichts 139 gegenüber der Seite des Schieberantriebsteils 131b durch den vorbestimmten Winkel D verursacht wird, wie in 4 gezeigt ist. Folglich ist sie derart aufgebaut, dass der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts 139 in dem stabilen Zustand verbleibt. Der vorherbestimmte Winkel D wird entsprechend dem oben genannten gewählten Schneidwiderstand bestimmt und beträgt in dieser Ausführungsform ungefähr 15°.
Als Ergebnis ist in dieser Ausführungsform im Vergleich mit der Technik, in der der Fuß 131a und der Schieberantriebsteil 131b in Reihe angeordnet sind, die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 durch den Betrag entsprechend dem Winkel D von dem um 180° phasenverschobenen Zustand gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 verzögert. In anderen Worten wird der Fuß 131a in dem relativ verzögerten Zustand gegenüber dem Schieberantriebsteil 131b fixiert und gedreht, so dass das Gegengewicht 139 den unteren Totpunkt mit einer Zeitverzögerung erreicht, nachdem der Schieber 107 den oberen Totpunkt erreicht. Beispielsweise zeigen die 2 und 3 den Zustand, in dem der Schieber 107 bereits über dem oberen Totpunkt hinaus ist, wenn das Gegengewicht 139 den unteren Totpunkt erreicht hat.
Gemäß der ersten repräsentativen Ausführungsform ist das Stellungsverhältnis zwischen dem Fuß 131a und dem Schieberantriebsteil 131b fest eingestellt, wobei ein bestimmter Schneidwiderstand in Betracht gezogen wurde, den das Sägeblatt 111 von dem Werkstück empfängt. Als Ergebnis ist der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 derart fest eingestellt, dass eine Zeitverzögerung zwischen dem Moment besteht, in dem eines der Bauteile einen oberen Totpunkt erreicht, und dem Moment, in dem das andere einen unteren Totpunkt erreicht. Folglich kann der Phasenunterschied, wobei der Schneidwiderstand in Betracht gezogen wird, der am meisten in tatsächlichen Schneidtätigkeiten auftritt, fest auf einen Winkel eingestellt werden, an dem die Auswirkung der Schwingungsverminderung bei der praktischen Verwendung maximiert werden kann. Die Schwingungsverminderung kann so effektiv wie möglich ohne Verkomplizierung des Aufbaus der Hubsäge 101 verwirklicht werden.
In dieser Ausführungsform ist die Phase des Gegengewichts 139 in einen Zustand eingestellt, in dem es durch einen vorbestimmten Betrag von dem um 180° phasenverschobenen Zustand gegenüber dem Schieber 107 verzögert ist. Jedoch kann sie auch derart entsprechend aufgebaut sein, dass die Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 in einem Zustand fixiert ist, in dem er um einen vorbestimmten Betrag gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 verzögert ist, um eine Zeitablaufsteuerung für die Schwingungsverminderung zu erreichen. Solch eine Modifikation kann in geeigneter Weise durchgeführt werden, beispielsweise je nach dem, ob die Schneidtätigkeit des Sägeblattes 111 durch Drücken oder Ziehen des Sägeblattes durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann, obwohl in dieser Ausführungsform die Hubsäge 101 als ein repräsentatives Beispiel eines hin- und herbewegenden Kraftwerkzeuges beschrieben ist, diese Erfindung weitgehend auf irgendein Werkzeug angewendet werden, wie etwa eine Stich säge, die eine Tätigkeit an einem Werkstück während des Hin- und Herbewegens durchführt.
Darüber hinaus bilden in dieser Ausführungsform der Fuß 131a und der Schieberantriebsteil 131b die Kurbel 131 aus einem Stück und sind relativ zueinander gebogen. Jedoch können der Fuß 131a und der Schieberantriebsteil 131b auch getrennt ausgebildet sein und zusammen durch Befestigungsmittel, wie etwa einer Schraube oder eines Bolzens, verbunden sein, um die Kurbel 131 zu bilden. In diesem Fall kann das Stellungsverhältnis zwischen dem Fuß 131a und dem Schieberantriebsteil 131b durch das Lockern der Befestigungsmittel verändert werden. Auf diese Art und Weise wird ein Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 eingestellt. Dann werden die Befestigungsmittel erneut angezogen. Folglich kann der Zeitablauf der Schwingungsverminderung durch das Gegengewicht 139 verändert werden.
(Zweite repräsentative Ausführungsform)
7 ist eine vordere Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Hubsäge 101 gemäß der zweiten repräsentativen Ausführungsform zeigt. In 7 sind der Handgriff 103c und das Sägeblatt nicht gezeigt. Wie in 7 gezeigt ist, stützen die Lager 107 den Schieber 107 derart, dass sich der Schieber 107 in seiner axialen Richtung hin- und herbewegen kann. Der Schieber 107 ist mit einer Motorausgangswelle 117 über einen Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 verbunden, der innerhalb des Getriebegehäuses 103b des Körpers 103 angeordnet ist. Der Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 wandelt die Drehbewegung der Motorausgangswelle 117 in die Hin- und Herbewegung in der axialen Richtung des Schiebers 107 um. Der Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 enthält ein Kegelzahnrad 123, einen exzentrischen Zapfen 129, eine Kurbel 131, einen Führungszapfen 133, eine Nockenscheibe 145 und ein Gegengewicht 139. Die Nockenscheibe 145 ist ein Merkmal, das dem "drehenden Element" in der vorliegenden Erfindung entspricht.
Das Kegelzahnrad 123 ist drehbar durch Lager 127 gestützt und an dem oberen Ende der drehenden Welle 125 derart befestigt, dass sich das Kegelzahnrad 123 zusammen mit der drehenden Welle 125 drehen kann. Das Kegelzahnrad 123 steht mit der Motorausgangswelle 117 in Eingriff. Ein Ende (unteres Ende, bei Blickrichtung wie in 7) des exzentrischen Zapfens 129 ist fest unter Druck in das Kegelzahnrad 123 an einer Stelle eingepasst, die mit einem vorbestimmten Abstand von dem Drehmittelpunkt des Kegelzahnrads 123 verschoben ist. Die Nockenscheibe 145 und die Kurbel 131 sind um den oberen Endabschnitt (oberer Endabschnitt bei Blickrichtung wie in der Zeichnung) des exzentrischen Zapfens 129 herum eingepasst.
Die Kurbel 131 ist an dem exzentrischen Zapfen 129 durch eine Mutter 130 befestigt und folglich mit dem exzentrischen Zapfen 129 zusammengebaut. Wenn sich das Kegelzahnrad 123 um die drehende Welle 125 in einer durch Pfeil Q in 8 gezeigten Richtung dreht, rotiert die Kurbel 131 um die drehende Welle 125 zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129 herum. Als ein Ergebnis wird es einem Führungszapfen 133, der an dem Endabschnitt der Kurbel 131 befestigt ist, ermöglicht, sich zwischen der rechten Stellung oberhalb der drehenden Welle 125, wie in 7 gezeigt ist, und der linken Stellung (nicht gezeigt) oberhalb der drehenden Welle 125 zu bewegen.
Der Führungszapfen 133 und der exzentrische Zapfen 129 sind an entgegengesetzten Seiten der Drehachse (der drehenden Welle 125) des Kegelzahnrads 123 angeordnet, und das untere Ende des Führungszapfens 133 ist unter Presssitz fest in den Endabschnitt der Kurbel 131 eingepasst. In anderen Worten sind, wie in 8 gezeigt ist, der Führungszapfen 133, die drehende Welle 125 und der exzentrische Zapfen 129 derart angeordnet, dass die entsprechenden Mittelpunkte 133a, 125a und 129a auf einer geraden Linie P in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Das obere Ende des Führungszapfens 133 ist in einen Schieberblock 137 des Schiebers 107 mittels eines Lagers 135 eingepasst. Der Führungszapfen 133 kann sich gegenüber dem Schieber 107 drehen, während er an der Verschiebung in seiner radialen und axialen Richtung gegenüber dem Schieber 107 gehindert wird.
Die Nockenscheibe 145 hat eine scheibenähnliche Form und ist zwischen dem Kegelzahnrad 123 und der Kurbel 131 angeordnet. Die Nockenscheibe 145 ist um den exzentrischen Zapfen 129 an einer Stelle eingepasst, die mit einem vorbestimmten Abstand von dem Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 verschoben ist, und kann sich exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 herum drehen. Das Gegengewicht 139 ist locker um die Nockenscheibe 145 herum eingepasst. Wenn das Kegelzahnrad 123 um die drehende Welle 125 mittels der Motorausgangswelle 117 gedreht wird, rotiert die Nockenscheibe 145 um die drehende Welle 125 zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129. Durch diese Bewegung der Nockenscheibe 145 kann sich das Gegengewicht 139 in der axialen Richtung des Schiebers 107 hin- und herbewegen. Wie in 8 gezeigt ist, ist ein Erfassungsschlitz 139a in dem Gegengewicht 139 ausgebildet. Von der Drehbewegung der Nockenscheibe 145 um die drehende Welle 125 herum entfallen Bewegungskomponenten in der quer zur Längsachse des Schiebers 107 in einer horizontalen Ebene verlaufenden Richtung in den Erfassungsschlitz 139a, und es werden nur Bewegungskomponenten in der axialen Richtung des Schiebers 107 an das Gegengewicht 139 übertragen. Dem Gegengewicht 139 wird es folglich ermöglicht, sich nur in der axialen Richtung des Schiebers 107 hin- und herzubewegen. Wie in 8 gezeigt ist, ist das Gegengewicht 139 verschiebbar durch eine Schiebeführung 143a einer Arretierungsplatte 143 gestützt, die auf dem Körper 103 montiert ist, so dass eine zuverlässige Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 gewährleistet ist.
Der Führungszapfen 133, der den Schieber 107 und die Nockenscheibe 145, die das Gegengewicht 139 antreibt, antreibt, sind an gegenüberliegenden Seiten der Drehachse (der drehenden Welle 125) des Kegelzahnrads 123 angeordnet. Mit diesem Aufbau können sich der Schieber 107 und das Gegengewicht 139 mit einem vorbestimmten Phasenunterschied hin- und herbewegen.
Die Nockenscheibe 145 ist um den exzentrischen Zapfen 129 herum derart locker eingepasst, dass er sich exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 an einer Stelle drehen kann, die mit einem vorbestimmten Abstand von dem Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 versetzt ist. Daher verändert sich, wenn sich die Nockenscheibe 145 exzentrisch um einen vorbestimmten Winkel um den exzentrischen Zapfen 129 herum exzentrisch dreht, der Zeitablauf der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139. Die exzentrische Drehung der Nockenscheibe 145 um den exzentrischen Zapfen 129 herum ist ein Merkmal, das der "Drehung des drehenden Elementes um den exzentrischen Zapfen herum" in der Erfindung entspricht.
Wenn das Kegelzahnrad 123 um die drehende Welle 125 mittels der Motorausgangswelle 117 herum gedreht wird, wie in den 9 und 14 gezeigt ist, wirken eine Drehkraft (Moment) F1, die durch die Trägheitskraft der Nockenscheibe 145 verursacht wird, und eine Drehkraft (Moment) F2, die durch die Trägheitskraft des Gegengewichtes 139 verursacht wird, das über den Berührungspunkt zwischen dem Gegengewicht und der Nockenscheibe eingegeben wird, auf die Nockenscheibe 145 (die durch den exzentrischen Zapfen 129 an einer Stelle gestützt ist, die um einen vorbestimmten Abstand von dem Schwerpunkt 145a verschoben ist), um den exzentrischen Zapfen 129 herum. Im Besonderen wirkt die Resultierende der Drehkraft F1, die durch die Zentrifugalkraft verursacht ist, und der Drehkraft F2, die durch die Trägheitskraft verursacht ist, auf die Nockenscheibe 145. Eine Torsionsfeder 141 ist vorgesehen, um eine Vorspannkraft (Federkraft) F3 gegen die resultierende Drehkraft aufzubringen. Die Torsionsfeder 141 ist ein Merkmal, das dem "elastischen Bauteil" in dieser Erfindung entspricht.
Die Torsionsfeder 141 ist innerhalb einer Ausnehmung der Nockenscheibe 145 angeordnet. Ein Ende der Torsionsfeder 141 ist mit der Kurbel 131 in Eingriff, und das andere Ende ist mit der Nockenscheibe 145 in Eingriff. In anderen Worten ist die Torsionsfeder 141 zwischen der Kurbel 131 und der Nockenscheibe 145 angeordnet und bringt eine Vorspannkraft in einer zu der oben genannten resultierenden Drehkraft entgegengesetzten Richtung auf. Wenn der Motor 113 angetrieben wird, wird die Nockenscheibe 145 in einer Stellung gehalten, in der die resultierende Drehkraft und die Federkraft der Torsionsfeder 141 ausgeglichen sind.
In dieser Ausführungsform dreht sich unter unbelasteten Bedingungen, in denen der Motor 113 bei einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit angetrieben wird und keine Last auf das Sägeblatt aufgebracht wird, wie in 9 gezeigt ist, die Nockenscheibe 145 exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 herum, während die Torsionsfeder 141 durch die auf die Nockenscheibe 145 wirkende, resultierende Drehkraft komprimiert wird. Wenn sich die Nockenscheibe 145 exzentrisch in eine Stellung dreht, in der der Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 am weitesten von der drehenden Welle 125 an der oben genannten Linie P ist, sind die resultierende Drehkraft und die Federkraft der Torsionsfeder 141 aus geglichen. Der Mittelpunkt 125a der drehenden Welle 125, der Mittelpunkt 129a des exzentrischen Zapfens 129, der Mittelpunkt 133a des Führungszapfens 133 und der Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 sind alle auf der Linie P angeordnet, und die Kurbel 141 und die Nockenscheibe 145 sind in Ausrichtung zueinander relativ zu der Linie P angeordnet. In diesem Zustand bewegt sich das Gegengewicht 139 mit einer Phasenverschiebung um 180° in der entgegengesetzten Richtung relativ zu dem Schieber 107. Die Stellung der sich exzentrisch drehenden Nockenscheibe 145 ist in diesem Zustand ein Merkmal, das dem der "ersten Stellung" in dieser Erfindung (siehe die gestrichelte Linie in 8) entspricht.
Unter Lastbedingungen, in denen eine Last auf das Sägeblatt aufgebracht wird, wie in 14 gezeigt ist, nimmt die Drehgeschwindigkeit des Motors 113 entsprechend der Last ab. Wenn die Drehgeschwindigkeit abnimmt, nimmt die Resultierende der Drehkraft F1 durch die Zentrifugalkraft und der Drehkraft F2 durch die Trägheitskraft, die auf die Nockenscheibe 145 wirkt, ebenso ab. Als Ergebnis, dreht sich die Nockenscheibe 145 exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 durch die Federkraft F3 der Torsionsfeder 141 herum, und die Federkraft der Torsionsfeder 141 nimmt auch ab. Folglich dreht sich die Nockenscheibe 145 exzentrisch in einer Stellung, in der die resultierende Drehkraft und die Federkraft der Torsionsfeder 141 ausglichen sind. Durch diese exzentrische Drehung ist die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 um einen vorbestimmten Winkel 0 im Vergleich mit dem um 180° phasenverschobenen Zustand gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 unter unbelasteten Bedingungen verzögert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 von der Linie P weg bewegt, und die Nockenscheibe 145 ist aus der Ausrichtung relativ zu der Kurbel 131 versetzt. Als Ergebnis ist ein Phasenunterschied erzeugt. Die Stellung der sich exzentrisch drehenden Nockenscheibe 145 in diesem Zustand ist ein Merkmal, das dem der "zweiten Stellung" in dieser Erfindung (siehe eine Phantomlinie in 8) entspricht.
In dem Zustand, in dem der Motor steht und die resultierende Drehkraft nicht auf die Nockenscheibe 145 wirkt, dreht sich, obwohl es nicht genauer gezeigt ist, die Nockenscheibe 145 exzentrisch durch die Federkraft der Torsionsfeder 141 in die gleiche Richtung mit einem größeren Winkel als unter den oben genannten Lastbedingungen. Diese Stellung ist als die Anfangsstellung definiert.
Der Betrieb und die Verwendung der Hubsäge 101, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird nun erläutert. Wenn der Benutzer den Auslöseschalter 115 an dem Handgriff 103c der Hubsäge 101 niederdrückt, wird der Motor 113 durch die von der Batterie 105 versorgte Antriebsschaltung angetrieben. Folglich wird die Motorausgangswelle 117, wie in 7 gezeigt ist, gedreht. Wenn sich die Motorausgangswelle 117 dreht, dreht sich das Kegelzahnrad 123, das mit der Motorausgangswelle 117 in Eingriff steht (im Uhrzeigersinn bei Blickrichtung wie in 8), um die drehende Welle 125 in einer horizontalen Ebene. Dann rotiert der exzentrische Zapfen 129, der exzentrisch in einer von der drehenden Welle 125 versetzten Stellung angeordnet ist, um die drehende Welle 125 herum. Als ein Ergebnis rotiert die Kurbel 131 in einer horizontalen Ebene zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129 um die drehende Welle 125 herum.
Während die Kurbel 131 rotiert, rotiert auch der Führungszapfen 133 um die drehende Welle 125 herum, während sie sich dreht. Der Führungszapfen 133 ist in dem Schieberblock 137 mittels dem Lager 135 locker eingepasst. Während der Drehbewegung des Führungszapfens 133 bewegt sich der Schieber 107 in seiner axialen Richtung hin und her. Die Drehbewegung des Führungszapfens 133 wird durch das Lager 135 aufgenommen und nicht zu dem Schieber 107 übertragen. Folglich bewegt sich das Sägeblatt (ähnlich dem Sägeblatt 111 der ersten repräsentativen Ausführungsform in 1), das mit dem Einspannfutter 109 an dem Ende des Schiebers 107 verbunden ist, in der axialen Richtung des Schiebers 107 hin und her und schneidet das Werkstück.
In dieser Ausführungsform wird in dem Zustand, in dem der Motor 113 durch das Niederdrücken des Auslöseschalters 115 angetrieben wird, aber die Hubsäge 101 keine Schneidtätigkeit eines Werkstückes durchführt, d.h. in dem Zustand, in dem die Hubsäge 101 unbelastet angetrieben wird, kein Schneidwiderstand auf das Sägeblatt aufgebracht, und der Motor 113 wird folglich in einer vorbestimmten hohen Drehgeschwindigkeit gedreht. Wenn der Motor in dieser vorbestimmten Geschwindigkeit, wie oben erwähnt ist, gedreht wird, nimmt die resultierende Drehkraft, die auf die Nockenscheibe 145 wirkt, auf ein Ma ximum zu. Die Nockenscheibe 145 dreht sich exzentrisch (im Uhrzeigersinn bei Blickrichtung wie in 4) um den exzentrischen Zapfen 129 herum, während die Torsionsfeder 141 komprimiert wird. Dann bewegen sich der Schieber 107 und das Gegengewicht 139 relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung um 180° in entgegengesetzter Richtung hin und her. Zu diesem Zeitpunkt sind die resultierende Drehkraft und die Federkraft der Torsionsfeder 141 ausgeglichen. Unter unbelasteten Bedingungen bewegt sich das Gegengewicht 139 in diesem Zustand (siehe 9 bis 13) hin und her. Dieser Zustand ist als ein erster Schwingungsverminderungsmodus definiert.
In dem in den 9 bis 13 gezeigten ersten Schwingungsverminderungsmodus ist der Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 auf der Linie P angeordnet, welche die entsprechenden Mittelpunkte 133a, 125a und 129a des Führungszapfens 133, der drehenden Welle 125 und des exzentrischen Zapfens 129 verbindet, und die Kurbel 131 und die Nockenscheibe 145 sind in Ausrichtung zueinander mit Bezug auf die Linie P angeordnet. In diesem Zustand sind die Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 um 180° relativ zueinander phasenverschoben. In anderen Worten, bewegen sich der Schieber 107 und das Gegengewicht 139 relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung um 180° in entgegengesetzten Richtungen hin und her. Das axiale Moment des Schiebers 107 im ersten Schwingungsverminderungsmodus wird durch die Trägheitskraft bestimmt, die durch den sich zusammen in einem Stück hin- und herbewegenden Schieber 107, dem Einspannfutter 109 und dem Sägeblatt verursacht wird. Im ersten Schwingungsverminderungsmodus wird durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und des Gegengewichtes 139 relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung um 180° das Moment und/oder die kinetische Energie, die durch die Trägheitskraft in axialer Richtung des Schiebers 107 verursacht wird, durch das Moment oder die kinetische Energie vermindert, die durch die Bewegung des Gegengewichtes 139 in entgegengesetzter Richtung verursacht wird. Dadurch kann die Schwingung der Hubsäge 101 effektiv vermindert werden.
Auf der anderen Seite ist es in dem Zustand, in dem der Motor 113 durch Niederdrücken des Auslöseschalters angetrieben wird und die Hubsäge 101 eine Schneidtätigkeit an einem Werkstück durchführt, d.h. unter Lastantriebsbedingungen zum Schneiden eines Werkstü ckes, notwendig, nicht nur die Trägheitskraft, die durch den sich zusammen in einem Stück bewegenden Schieber 107, dem Einspannfutter 109 und das Sägeblatt verursacht wird, sondern auch den Schneidwiderstand zu betrachten, der zwischen dem Werkstück und dem Sägeblatt auftritt. Dies tritt auf, da der Zeitablauf zur Schwingungsverminderung durch das Gegengewicht 139 infolge solch eines von dem Werkstück empfangenen Schneidwiderstandes verschoben werden kann. 19 zeigt die Beziehung zwischen der Trägheitskraft und dem Schneidwiderstand unter Lastantriebsbedingungen der Hubsäge 101 gemäß dieser Ausführungsform. In 19 ist die Trägheitskraft, die durch den Schieber 107, das Einspannfutter 109 und das Sägeblatt verursacht wird, die sich zusammen in einem Stück hin- und herbewegen, durch einen durchgezogenen Pfeil A gezeigt, und der Schneidwiderstand, den das Sägeblatt von dem Werkstück während der Schneidtätigkeit aufnimmt, ist durch den Hohlpfeil B gezeigt.
Wie aus 19 ersichtlich ist, wirkt die Trägheitskraft A in der Vorwärtsrichtung des Schiebers 107, des Einspannfutters 109 und des Sägeblattes, während der Schneidwiderstand B in entgegengesetzter Richtung zu dieser Vorwärtsrichtung wirkt. Darüber hinaus wird die Trägheitskraft A durch die Beschleunigung des Schiebers 107, des Einspannfutters 109 und des Sägeblatts bestimmt, während der Schneidwiderstand B durch die Geschwindigkeit dieser Elemente bestimmt wird. Hier tritt ein Phasenunterschied von 90° zwischen der Trägheitskraft und dem Schneidwiderstand auf. Folglich wird die Kraft (Schneidwiderstand) mit einem Phasenunterschied, als eine Funktion, in der die Geschwindigkeit eine Variable ist, auf die Trägheitskraft A aufgebracht, die durch den Schieber 107, dem Einspannfutter 109 und dem Sägeblatt verursacht wird. Daher, um die Schwingung in der Hubsäge 101 unter Lastantriebsbedingungen effektiv zu vermindern, muss nicht nur die Trägheitskraft A, sondern auch der von dem Werkstück zu empfangende Schneidwiderstand B in Betracht gezogen werden.
In dieser Ausführungsform, um die Schwingungsverminderung unter Berücksichtigung sowohl des Schneidwiderstandes B als auch der Trägheitskraft A bereit zu stellen, wird die axiale Stellung des Gegengewichtes 139 entsprechend durch das exzentrische Drehen der Nockenscheibe 145 verändert, so dass der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Her- Bewegung des Schiebers 107 und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 verändert wird.
Wenn beispielsweise ein vorbestimmter Schneidwiderstand von einem Werkstück an das Sägeblatt während der Schneidtätigkeit übertragen wird, nimmt die Drehgeschwindigkeit des Motors 113 und folglich die Drehgeschwindigkeit des Kegelzahnrads 123 entsprechend dem Schneidwiderstand ab. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Drehgeschwindigkeit der Nockenscheibe 145, die durch die Drehung des Kegelzahnrads 123 verursacht wird, ebenso ab. Demgemäß nehmen die Zentrifugalkraft, die auf die Nockenscheibe 145 wirkt, und die Trägheitskraft, die auf das Gegengewicht 139 wirkt, ebenso ab. Daher nehmen die resultierende Drehkraft um den exzentrischen Zapfen 129 der Zentrifugalkraft, die auf die Nockenscheibe 145 wirkt, und die Trägheitskraft ab. Als Ergebnis, wie in 14 gezeigt ist, dreht sich die Nockenscheibe 145 exzentrisch (entgegen des Uhrzeigersinns, bei Blickrichtung wie in 14) durch die Vorspannkraft (Rückstellkraft) der Torsionsfeder 141. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schwerpunkt 145a der Nockenscheibe 145 aus der Linie P herausbewegt. In diesem Zustand rotiert die Nockenscheibe 145 um die drehende Welle 125 herum und veranlasst das Gegengewicht 139, sich hin- und herzubewegen (siehe 14 bis 18). Dieser Zustand ist als ein zweiter Schwingungsverminderungsmodus definiert.
In den 14 bis 18 dreht sich die Kurbel 131 im Uhrzeigersinn um die drehende Welle 125 herum. Folglich wird die Nockenscheibe 145 in einem vorbestimmten Winkel um den exzentrischen Zapfen 129 relativ zu der Kurbel 131 in einer entgegengesetzten Richtung zu der Drehrichtung der Kurbel 131 gedreht. Als Ergebnis im Vergleich mit dem ersten Schwingungsverminderungsmodus (siehe 8), in dem die Kurbel 131 und die Nockenscheibe 145 in Ausrichtung zueinander mit Bezug auf die Linie P angeordnet sind, ist in dem zweiten Schwingungsverminderungsmodus die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 verzögert. In anderen Worten ist in dem zweiten Schwingungsverminderungsmodus, wobei die Nockenscheibe 145 exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 gedreht wird, der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 und der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 mit der Phasenverzögerung des Gegengewichts 139 im Vergleich mit dem ersten Schwingungsverminderungsmodus erweitert.
Im zweiten Schwingungsverminderungsmodus ist im Vergleich mit dem ersten Schwingungsverminderungsmodus der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 und der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 mit der Phasenverzögerung des Gegengewichtes 139 verändert. Solch eine Phasenverzögerung tritt als Antwort auf den Schneidwiderstand auf, welchen das Sägeblatt von dem Werkzeug empfängt. Genauer kann im zweiten Schwingungsverminderungsmodus der Zeitablauf zur Schwingungsverminderung durch das Gegengewicht 139 durch die Verzögerung der Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 um das entsprechende Maß als Antwort auf den Schneidwiderstand, welcher das Sägeblatt von dem Werkstück empfängt, verbessert werden.
Der Drehwinkel der Nockenscheibe 145 um den exzentrischen Zapfen 129 herum oder die Phasenverzögerung des Gegengewichtes 139 relativ zu dem Schieber 107 wird durch entsprechende Verformung (Rückstellung) der Torsionsfeder 141 gemäß dem Schneidwiderstand, welcher das Sägeblatt empfängt, eingestellt. Folglich kann ein stufenloses Umschalten zwischen dem ersten, in 8 gezeigten Schwingungsverminderungsmodus und dem in 14 gezeigten, zweiten Schwingungsverminderungsmodus durchgeführt werden. Daher kann, selbst in dem Fall, in dem der Schneidwiderstand von dem Werkstück gemäß verschiedenen Parametern variiert, wie etwa der Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Sägeblattes und der Größe der Druckkraft des Benutzers auf das Sägeblatt, zu jeder Zeit der optimale Zeitablauf zur Schwingungsverminderung bereit gestellt werden. Darüber hinaus, wenn die Hubsäge 101 nach dem Beenden der Schneidtätigkeit im Leerlauf ist, wird kein Schneidwiderstand an das Sägeblatt aufgebracht, und folglich werden die Drehgeschwindigkeiten des Motors 113 und des Kegelzahnrads 123 in die Anfangsgeschwindigkeiten in unbelasteten Bedingungen zurückgestellt. Dann nehmen die Drehkräfte durch die Zentrifugalkraft, die auf die Nockenscheibe 145 wirkt, und die Trägheitskraft, die auf das Gegengewicht 139 wirkt, zu. Als Ergebnis dreht sich die Nockenscheibe 145 exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 herum, während die Torsionsfeder 141 verformt wird. Die Nockenscheibe 145 kehrt dann automatisch zu der Stellung (dem ersten Schwingungsverminderungsmodus) zurück, in der sie in Ausrichtung mit der Kurbel 131 relativ zu der Linie P mit dem auf der Linie P angeordneten Schwerpunkt 145a angeordnet ist.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die exzentrische Drehung der Nockenscheibe 145 um den exzentrischen Zapfen 129 herum durch den Schneidwiderstand verursacht, welchen das Sägeblatt von dem Werkstück erfährt. In dem Zustand, in dem das Sägeblatt keinen Schneidwiderstand von dem Werkstück erfährt, ist die Nockenscheibe 145 in Ausrichtung mit der Kurbel 131 relativ zu der Linie P angeordnet, oder der Schwerpunkt 145a ist durch den Ausgleich zwischen der Torsionsfeder 141 und der resultierenden Drehkraft auf der Linie P angeordnet.
Auf der anderen Seite dreht sich während der Schneidtätigkeit des Werkstückes, in der das Sägeblatt Schneidwiderstand von dem Werkstück empfängt, die Nockenscheibe 145 exzentrisch um den exzentrischen Zapfen 129 durch die Rückstellkraft der Torsionsfeder 141 entsprechend der Größe des Schneidwiderstandes. Der Drehwinkel der Nockenscheibe 145 kann entsprechend der Größe des Schneidwiderstandes verändert werden. Folglich wird die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 von dem um 180° phasenverschobenen Zustand gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 verzögert. Als Ergebnis ist der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 derart eingestellt, dass der Zeitablauf zur Schwingungsverminderung geboten wird, wobei sowohl der Schneidwiderstand, welchen das Sägeblatt von dem Werkstück empfängt, als auch die Trägheitskraft, die durch die Hin- und Herbewegung des Schiebers 107, des Einspannfutters 109 des Sägeblattes verursacht wird, in Betracht gezogen wird.
Wenn das Sägeblatt einen höheren Schneidwiderstand von dem Werkstück als im in den 14 bis 18 gezeigten zweiten Schwingungsverminderungsmodus empfängt, nimmt die Drehgeschwindigkeit weiterhin entsprechend dem Schneidwiderstand ab, und die Nockenscheibe 145 wird weiterhin von dem in den 14 bis 18 gezeigten Zustand relativ zu der Kurbel 131 durch die Rückstellkraft der Torsionsfeder 141 versetzt. Genauer, wenn ein höherer Schneidwiderstand erzeugt wurde, wird die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 eingestellt, um weiterhin gemäß solch einer Zunahme des Schneid widerstandes verzögert zu werden. Folglich kann der optimale Zeitablauf zur Schwingungsverminderung durch das Gegengewicht 139 beibehalten werden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann der Zeitablauf zur Verminderung der Momentes durch das Gegengewicht 139 entsprechend der Größe des Schneidwiderstandes verbessert werden. Folglich kann der Zeitablauf zur Schwingungsverminderung unter unbelasteten und Lastantriebsbedingungen der Hubsäge 101 und die Schwingungsverminderung entsprechend der Größe des Schneidwiderstandes verbessert werden.
In dieser Ausführungsform ist der Zeitablauf zur Schwingungsverminderung durch die Verzögerung der Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 139 gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 verbessert. Jedoch kann sie auch derart geeignet aufgebaut werden, dass die Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers 107 von dem um 180° phasenverschobenen Zustand gegenüber der Phase des Gegengewicht 139 vorgezogen ist, um den Zeitablauf zur Schwingungsverminderung zu bieten.
Darüber hinaus, obwohl in dieser Ausführungsform die Hubsäge 101 als ein repräsentatives Beispiel eines hin- und herbewegbaren Kraftwerkzeuges beschrieben ist, kann die Erfindung weitgehend auf irgendein Werkzeug, wie etwa eine Stichsäge, angewendet werden, welche eine Tätigkeit an einem Werkstück während der Hin- und Herbewegung durchführt.
Es ist ausdrücklich vermerkt, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale vorgesehen sind, um getrennt und unabhängig voneinander sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von dem Aufbau der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen offenbart zu werden. Es ist ausdrücklich vermerkt, dass alle Wertebereiche oder Bezeichnungen von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder jede Zwischeneinheit sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung, im besonderen als Begrenzung der Wertebereiche, offenbaren.

101: Hubsäge
103: Körper
105: Batterie
107: Schieber
109: Einspannfutter
111: Sägeblatt (Werkzeugbit)
113: Motor
115: Auslöseschalter
117: Motorausgangswelle
121: Bewegungsumwandlungsmechanismus
123: Kegelzahnrad
125: drehende Welle
125a: Mittelpunkt
127: Lager
129: exzentrischer Zapfen
129a: Mittelpunkt
131: Kurbel
131a: Fuß
131b: Schieberantriebsteil
132: Gegengewicht-Antriebsteil
133: Führungszapfen
133a: Mittelpunkt
135: Lager
137: Schieberblock
139: Gegengewicht
141: Torsionsfeder (elastisches Bauteil)
143: Arretierungsplatte
143a: Schiebeführung
145: Nockenscheibe
145a: Schwerpunkt

Claims

Hin- und her bewegbares Kraftwerkzeug, enthaltend: einen Motor (113), ein Werkzeugbit (111), das durch Hin- und Herbewegung eine vorbestimmte Tätigkeit durchführt, einen Schieber (107), der sich zum Antrieb des Werkzeugbits hin und her bewegt, einen Bewegungsumwandlungsmechanismus (121), der eine rotierende Ausgangsbewegung (117) des Motors in eine Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) umwandelt und ein Gegengewicht (139), das in dem Bewegungsumwandlungsmechanisms vorgesehen ist und sich in einer zur Hin- und Herbewegungsrichtung des Schiebers entgegengesetzten Richtung hin und her bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes (139) derart eingestellt ist, dass eine Zeitverzögerung zwischen dem Moment besteht, in dem der Schieber einen oberen Totpunkt erreicht, und dem Moment, in dem das Gegengewicht einen unteren Totpunkt erreicht.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 1, wobei der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (139) fest eingestellt ist.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (139) fest derart eingestellt ist, dass die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes über 180° gegenüber der Phase der Hin- und Herbewegung des Schiebers verzögert ist.
Kraftwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Phasenunterschied zwischen der Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) und der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (139) von einem Zustand, in dem er auf einen vorbestimmten Phasenunterschied fest eingestellt ist, auf einen Zustand umschaltbar ist, in dem er auf einen unterschiedlichen Phasenunterschied fest eingestellt ist.
Kraftwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bewegungsumwandlungsmechanismus (121) einen ersten Bewegungsumwandlungsmechanismus (123, 129, 131, 133) enthält, der dreht und die Drehbewegung des Motors (113) in die Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) umwandelt, und einen zweiten Bewegungsumwandlungsmechanismus (123, 129, 145, 139), der dreht und die Drehbewegung des Motors (113) in die Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (139) umwandelt, und wobei die Phase der Drehbewegung des zweiten Bewegungsumwandlungsmechanismus auf einen Zustand fest eingestellt ist, in der sie gegenüber der Phase der Drehbewegung des ersten Bewegungsumwandlungsmechanismus über 180° verzögert ist.
Kraftwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Bewegungsumwandlungsmechanismus von einem Zustand, in dem die Bewegungsumwandlungsmechanismen in einer vorbestimmten Positionsbeziehung festgehalten werden, in einen Zustand umschaltbar ist, in dem sie in einer verschiedenen Positionsbeziehung festgehalten werden.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das Kraftwerkzeug zumindest zwischen einem ersten Schwingungsverminderungsmodus, in dem der Schieber (107) und das Gegengewicht (139) sich mit einem vorbestimmten Phasenunterschied hin und her bewegen, und einem zweiten Schwingungsverminderungsmodus umschaltbar ist, in dem der Schieber und das Gegengewicht sich mit einem von dem ersten Schwingungsverminderungsmodus verschiedenen Phasennunterschied hin und her bewegen.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 7, wobei in dem ersten Schwingungsverminderungsmodus der Schieber (107) und das Gegengewicht (139) sich relativ zueinander mit einer Phasenverschiebung um 180° in entgegengesetzte Richtungen hin und her bewegen.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Schieber (107) und das Gegengewicht (139) entsprechend einer äußeren Kraft, die von außen auf das Werkzeugbit (111) wirkt, zwischen dem ersten Schwingungsverminderungsmodus und dem zweiten Schwingungsverminderungsmodus geschaltet werden.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 9, wobei das Kraftwerkzeug als eine Gattersäge bereit gestellt ist, in der das Werkzeugbit (111) durch eine Säge gebildet ist, die sich in Längsrichtung hin und her bewegt, und die äußere Kraft durch einen Schneidwiderstand gebildet ist, wenn die Säge sich hin und herbewegend ein Werkstück schneidet.
Kraftwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein elastisches Bauteil (141) in dem Bewegungsübertragungsmechanismus (121) angeordnet ist, das sich entsprechend der äußeren, auf das Werkzeugbit (111) von außen wirkenden Kraft verformt, um den Zeitablauf der Ausgabe der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (139) relativ zur Eingabe der Drehbewegung des Motors (113) zu ändern, wodurch das Umschalten zwischen dem ersten Schwingungsverminderungsmodus und dem zweiten Schwingungsverminderungsmodus durchgeführt wird.
Kraftwerkzeug nach einem Ansprüche 7 bis 11, wobei der Bewegungsumwandlungsmechanismus ein elastisches Bauteil (141), einen exzentrischen Zapfen (129), der exzentrisch um eine drehende Welle (125) angeordnet ist, und ein drehendes Bauteil (145) enthält, das zusammen mit dem exzentrischen Zapfen dreht, um die Drehbewegung des Motors in eine Hin- und Herbewegung des Gegengewichts umzuwandeln, wobei das drehende Bauteil (145) drehbar um den exzentrischen Zapfen (129) herum angebracht ist, so dass es in wenigsten zwei unterschiedlichen Stellungen angeordnet werden kann, um den Zeitablauf der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts (139) bezüglich der Hin- und Herbewegung des Schiebers (107) zu verändern, die Drehung des drehenden Bauteils um den exzentrischen Zapfen herum durch eine Balance zwischen einer resultierenden aus einer von der auf das drehbare Bauteil (145) wirkenden Zentrifugalkraft verursachten Drehkraft und einer durch die Trägheitskraft des Gegengewichts (139) verursachten Drehkraft und einer Vorspannkraft durchgeführt wird, die von dem elastischen Bauteil (111) in einer zu der resultierenden Drehkraft entgegengesetzten Richtung aufgebracht wird, und unter unbelasteten Bedingungen, in denen keine externe Kraft auf das Werkzeugbit (111) wirkt, das drehende Bauteil (145) in einer ersten Stellung angeordnet ist, in der das Gegengewicht (139) bezüglich des Schiebers (107) mit einer Phasenverschiebung um 180° in entgegengesetzter Richtung dreht, während unter Lastbedingungen, unter denen eine externe Kraft auf das Werkzeugbit (111) wirkt, das drehende Bauteil (145) in einer zweiten Stellung angeordnet ist, in der die Drehbewegung des Gegengewichts (139) bezüglich des Schiebers (107) im Vergleich mit dem um 180° phasenverzogenen Zustand unter unbelasteten Bedingungen verzögert ist.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 11 oder 12, wobei das elastische Bauteil durch eine Torsionsfeder (141) gebildet ist, die zwischen dem exzentrischen Zapfen (129) und dem drehenden Bauteil (145) vorgesehen ist.
Kraftwerkzeug nach Anspruch 13, wobei die Torsionsfeder (141) in einer Ausnehmung des drehenden Bauteils (145) angeordnet ist.