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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftwerkzeug für eine Hin-
und Herbewegung, wie beispielsweise eine Reciprosäge (Säge mit einer
Hin- und Herbewegung), und genauer eine Technik zum Schwingungsreduzieren
bei einem tatsächlichen Schneidvorgang
eines Werkstücks.
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Beschreibung
der zugehörigen
Technik
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Die
japanische ungeprüfte
offengelegte Patentveröffentlichung
Nr. 2001-9632, die
DE
41 08 984 A und die US-A-2 970 484 offenbaren jeweils ein Kraftwerkzeug
für eine
Hin- und Herbewegung, das einen Bewegungsumwandlungsmechanismus
zum Bewirken, dass sich ein Gleitstück durch die Drehbewegung des
Motors hin und her bewegt, aufweist. Ein Werkzeugteil ist an dem
Ende des Gleitstücks
montiert. Weiter weist der Bewegungsumwandlungsmechanismus ein Gegengewicht
auf. Wenn sich das Gleitstück
hin und her bewegt, bewegt sich das Gegengewicht in einer Richtung,
die der Hin- und Herbewegungsrichtung des Gleitstücks entgegengesetzt ist,
das heißt
mit einer 180°-Phasenverschiebung
bezüglich
des Gleitstücks.
Demzufolge kann eine Schwingung, die von einer Hin- und Herbewegung des
Gleitstücks
verursacht wird, so weit wie möglich reduziert
werden, so dass die Schwingung des Kraftwerkzeugs reduziert werden
kann.
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Durch
Verwenden eines solchen Gegengewichts, das sich mit einer 180°-Phasenverschiebung bezüglich der
Hin- und Herbewegung des Gleitstücks hin
und her bewegt, kann das Moment, das hauptsächlich die Trägheitskraft
aufweist, zwischen dem Gleitstück
und dem Gegengewicht in der axialen Richtung des Gleitstücks reduziert
werden. Deshalb kann eine effektive Schwingungsreduzierung realisiert
werden.
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Die
US-A-3 309 932 offenbart ein Kraftwerkzeug für eine Hin- und Herbewegung,
in dem ein erstes Gegengewicht und ein Kurbelzapfen auf gegenüberliegenden
Seiten einer drehbaren Kurbelscheibe angeordnet sind. Eine Verbindung
verbindet den Kurbelzapfen mit einer Werkzeughaltergleitschiene
zum Bewirken ihrer linearen Hin- und Herbewegung. Die Verbindung
weist ein zweites Gegengewicht, das ungefähr 180° phasenverschoben zu dem ersten
Gegengewicht zum Kompensieren der seitlichen Schwingungen, die von
dem ersten Gegengewicht zugeführt
werden, auf.
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Jedoch
mangelt es diesen bekannten Kraftwerkzeugen für eine Hin- und Herbewegung
an einem effektiven Mittel zum Reduzieren von Schwingungen, die
von einem Schnittwiderstand verursacht werden.
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem der
bekannten Kraftwerkzeuge für
eine Hin- und Herbewegung zu überwinden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Zusätzlich werden
andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
nach einem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen
mit den beigefügten
Zeichnungen leicht verständlich,
von denen ist:
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1 eine
Ansicht, die eine ganze Reciprosäge
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
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2 eine
teilweise Schnittansicht eines wesentlichen Teils der entsprechenden
Reciprosäge,
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3 eine
Draufsicht, die einen Bewegungsumwandlungsmechanismus und ein Gleitstück zeigt,
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4 eine
Draufsicht, die einen Bewegungsumwandlungsmechanismus und ein Gegengewicht
zeigt,
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5 eine
Draufsicht, die eine Kurbelscheibe zeigt,
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6 eine
Schnittansicht, die entlang der Linie A-A in 5 gezogen
ist,
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7 eine
perspektivische Ansicht, die die Oberseite der Kurbelscheibe zeigt,
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8 eine
perspektivische Ansicht, die die Unterseite der Kurbelscheibe zeigt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Kraftwerkzeug für eine Hin- und Herbewegung
einen Motor, ein Werkzeugteil, ein Gleitstück, einen Bewegungsumwandlungsmechanismus,
ein Gegengewicht und ein Bauteil des Bewegungsumwandlungsmechanismus
auf. Das Kraftwerkzeug für
eine Hin- und Herbewegung gemäß der Erfindung
kann verschiedene Kraftwerkzeuge, wie beispielsweise eine Reciprosäge und eine
Stichsäge,
die zum Schneiden eines Werkstücks
aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Holz, Metall und
Stein, verwendet werden, umfassen.
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Innerhalb
des erfindungsgemäßen Kraftwerkzeugs
führt das
Werkzeugteil eine vorbestimmte Tätigkeit
durch Hin- und Herbewegen aus. Das Gleitstück bewegt sich zum Antreiben
des Werkzeugteils hin und her. Der Bewegungsumwandlungsmechanismus
wandelt eine Drehausgabe des Motors in eine Hin- und Herbewegung
des Gleitstücks
um.
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Weiter
bewegt sich das Gegengewicht in einer Richtung, die der Hin- und
Herbewegungsrichtung des Gleitstücks
entgegengesetzt ist, zum Reduzieren einer Schwingung, die durch
die Hin- und Herbewegung
des Gleitstücks
verursacht wird, hin und her. Die Art der „Hin- und Herbewegung in einer
Richtung, die der Hin- und Herbewegungsrichtung des Gleitstücks entgegengesetzt
ist", bedeutet allgemein die
Art einer Hin- und Herbewegung in entgegengesetzter Phase, oder
genauer mit einer Phasenverschiebung von 180° oder ungefähr 180° bezüglich des Gleitstücks, und
umfasst genauer die Weise, in der ein Phasenunterschied zwischen
der Hin- und Herbewegung des Gleitstücks und der Hin- und Herbewegung
des Gegengewichts derart eingestellt ist, dass eine Zeitverzögerung zwischen
dem Moment, in dem eines seinen oberen Totpunkt erreicht, und dem Moment,
in dem das andere seinen unteren Totpunkt erreicht, besteht. Das
Gegengewicht wird auch als „Ausgleicher" bezeichnet.
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Das
Bauteil weist eine Bewegungskomponente in einer Richtung parallel
zu der Hin- und Herbewegung des Gleitstücks auf. Vorzugsweise kann das
Bauteil ein bereits bestehendes Element, wie beispielsweise ein
drehbares Element, das von einem Motor gedreht wird, oder ein Bewegungsumwandlungselement,
das in einem Stück
oder in Anlaufsperre zusammen mit dem drehbaren Element dreht und
die rotierende Bewegung in eine lineare Bewegung umwandelt, aufweisen,
wodurch bewirkt wird, dass sich das Gleitstück hin und her bewegt. In dem
erfindungsgemäßen Kraftwerkzeug
führt das Bauteil
eine schwingungsreduzierende Funktion zusammen mit dem Gegengewicht
durch.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann sich das Bauteil parallel zu dem sich hin und her
bewegbaren Gleitstück
zum Zusammenwirken mit dem Gegengewicht beim Reduzieren einer Schwingung, die
innerhalb des Kraftwerkzeugs erzeugt wird, bewegen. Dadurch kann
das Gewicht des Gegengewichts unter Beibehaltung einer ausreichenden
Fähigkeit
der Schwingungsreduzierungsfunktion verringert werden, da das bereits
bestehende Bauteil des Bewegungsumwandlungsmechanismus teilweise durch
die Trägheitskraft
des Gegengewichts ersetzt werden kann.
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Vorzugsweise
kann das Bauteil in der Nähe des
Gleitstücks
befindlich sein und weist Komponenten einer Hin- und Herbewegung
in einer Richtung, die der Hin- und Herbewegungsrichtung des Gleitstücks entgegengesetzt
ist, auf. Da das Bauteil des Bewegungsumwandlungsmechanismus näher an dem
hin und her bewegbaren Gleitstück
und dem Werkzeugteil befindlich ist, kann ein Drehmoment des Gleitstücks und
des Werkzeugteils, das auf das Kraftwerkzeug um seinen Schwerpunkt
wirkt, effektiv reduziert werden.
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Vorzugsweise
kann das Bauteil zum Zusammenwirken mit dem Gegengewicht durch eine
Kurbel und einen Kurbelzapfen, der die Kurbel mit dem Gleitstück verbindet,
definiert sein. Weiter kann der Schwerpunkt der Kurbel an einer
Position befindlich sein, die von der Drehachse der Kurbel in Richtung zu
dem Gegengewicht verschoben ist, wenn das Gegengewicht in einer
von dem Werkzeugteil entfernten Position ist. Bei dieser Konstruktion
wird, wenn das Kraftwerkzeug angetrieben wird und die Kurbel dreht, eine
Zentrifugalkraft auf die Kurbel in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung
des Gleitstücks
entgegengesetzt ist, vorgesehen. Dadurch wirkt die Zentrifugalkraft
in einer Weise, die die Trägheitskraft
des Gegengewichts unterstützt.
Demzufolge kann eine gemeinsame Kraft der Trägheitskraft des Gegengewichts
und der Zentrifugalkraft der Kurbel in einer Richtung wirken, die
der Trägheitskraft
des Gleitstücks
und des Werkzeugteils entgegengesetzt ist. Deshalb kann die Fähigkeit
einer effektiven Schwingungsreduzierung gewährleistet werden.
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Jede
der zusätzlichen
vorhergehend und nachfolgend offenbarten Merkmale und Verfahrensschritte
können
getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Verfahrensschritten
verwendet werden, um verbesserte Kraftwerkzeuge für eine Hin-
und Herbewegung und Verfahren zum Verwenden solcher Kraftwerkzeuge
für eine
Hin- und Herbewegung und Einrichtungen, die darin verwendet werden,
bereit zu stellen. Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung, die viele dieser zusätzlichen Merkmale
und Verfahrensschritte in Verbindung verwenden, werden nun im Detail
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung
ist lediglich vorgesehen, um Fachleuten weitere Details zum Ausführen bevorzugter
Aspekte der vorliegenden Lehren zu lehren und ist nicht dafür gedacht,
den Schutzumfang der Erfindung zu einzuschränken. Nur die Ansprüche definieren
den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung. Dadurch 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 lediglich gelehrt,
um im Besonderen einige reprä sentative
Beispiele der Erfindung zu beschreiben, deren detaillierte Beschreibung
nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird.
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Eine
repräsentative
Ausführungsform
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Reciprosäge 101 als
eine repräsentative
Ausführungsform
des Kraftwerkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Körper 103,
einen Batteriesatz 105, der lösbar an dem Körper 103 befestigt
ist, ein Gleitstück 107,
das aus dem Körper 103 hervorragt,
und ein Sägeblatt 111,
das in einem Futter 109 an dem Ende des Gleitstücks 107 montiert
ist und ein Werkstück
schneidet (nicht dargestellt), auf. Das Sägeblatt 111 ist ein
Merkmal, das dem „Werkzeugteil" gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht. Ein Motorgehäuse 103a, ein Getriebegehäuse 103b und ein
Handgriff 103c bilden den Körper 103 in einem Stück.
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Das
Motorgehäuse 103a des
Körpers 103 umgibt
einen Motor 113. Der Motor 113 wird angetrieben,
wenn der Benutzer einen Auslöseschalter 115 niederdrückt. Das
Sägeblatt 111 bewegt
sich dann zusammen mit dem Gleitstück 107 und dem Futter 109 hin
und her und kann ein Werkstück
schneiden. Das Gleitstück 107,
das Futter 109 und das Sägeblatt 111 bilden
ein bewegliches Teil 110.
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2 zeigt
einen wesentlichen Teil der Reciprosäge 101 gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 2 sind das Motorgehäuse 103a und
der Handgriff 103c nicht gezeigt. Wie in 2 gezeigt
ist, tragen Lager 107a das Gleitstück 107 derart, dass
sich das Gleitstück 107 in
seiner axialen Richtung hin und her bewegen kann. Das Gleitstück 107 ist
mit einer Motorausgangswelle 117 über einen Bewegungsumwandlungsmechanismus 121,
der innerhalb des Getriebegehäuses 103b des
Körpers 103 angeordnet ist,
verbunden.
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Der
Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 ist angepasst zum Umwandeln
der Drehbewegung der Motorausgangswelle 117 in die Hin-
und Herbewegung in der axialen Richtung des Gleitstücks 107.
Der Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 weist ein Kegelzahnrad 123,
einen exzentrischen Zapfen 129, eine Kurbelscheibe 131,
einen Kurbelzapfen 133 und ein Gegengewicht 139 auf.
Die Kurbelscheibe 131 ist ein Merkmal, das der „Kurbel" gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht. Die Kurbelscheibe 131 dient als ein
bewegungsumwandelndes Element, das bewirkt, dass sich das Gleitstück 107 und
das Gegengewicht 139 über
die Drehausgabe des Motors 113 hin und her bewegen. Ein Phasenunterschied
von 180° besteht
zwischen der Hin- und Herbewegung des Gleitstücks 107 und der Hin-
und Herbewegung des Gegengewichts 139, und das Gegengewicht 139 bewegt
sich mit einer Phasenverzögerung
hin und her, die nachfolgend beschrieben wird.
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Das
Kegelzahnrad 123 ist ein drehbares Element, das von dem
Motor 113 gedreht wird. Das Kegelzahnrad 123 ist
drehbar durch Lager 127 gelagert und an dem oberen Ende
einer drehbaren Welle 125 derart montiert, dass sich das
Kegelzahnrad 123 zusammen mit der drehbaren 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 Position eingeschraubt, die
um einen vorbestimmten Abstand von der Drehachse des Kegelzahnrads 123 versetzt
ist. Der exzentrische Zapfen 129 weist einen Kopf mit großem Durchmesser
und eine Unterlegscheibe an dem anderen Ende auf. Die Kurbelscheibe 131 ist
zwischen dem Kopf mit einem großen Durchmesser
und Unterlegscheibe und dem Kegelzahnrad 123 angeordnet
und deshalb mit dem Kegelzahnrad 123 über den exzentrischen Zapfen 129 integriert.
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Wenn
sich das Kegelzahnrad 123 um die drehbare Welle 125 dreht,
rotiert der exzentrische Zapfen 129 um die drehbare Welle 125,
und deshalb dreht sich die Kurbelscheibe 131 zusammen mit
dem rotierenden exzentrischen Zapfen 129 in einem Stück. Im Besonderen
dreht sich die Kurbelscheibe 131 zusammen mit dem Kegelzahnrad 123 in
einem Stück
und seine Drehachse deckt sich mit der Drehachse der drehbaren Welle 125.
Die Drehachse der Kurbelscheibe 131 ist durch 131a angegeben.
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Der
Kurbelzapfen 133 ist an der Kurbelscheibe 131 an
einer Position, die um einen vorbestimmten Abstand von der Drehachse 131a versetzt
ist, angebracht. Das untere Ende des Kurbelzapfens 133 ist in
ein Zapfenmontageloch 131b (siehe 5 und 6),
das durch die Kurbelscheibe 131 ausgebildet ist, unter
Presssitz eingesetzt. Das obere Ende des Kurbelzapfens 133 ist
in einen Gleitstückblock 137 des
Gleitstücks 107 durch
ein Lager 135 eingepasst. Deshalb kann sich der Kurbelzapfen 133 relativ
zu dem Gleitstück 107 drehen.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, weist der Gleitstückblock 137 eine
Führungsnut 137a auf, die
sich in einer Richtung erstreckt, die die Längsachse des Gleitstücks 107 schneidet.
Der Kurbelzapfen 133 kann sich relativ zu dem Gleitstückblock 137 entlang
der Führungsnut 137a über das
Lager 135, das in die Führungsnut 137a eingepasst
ist, bewegen. Von der Drehbewegung des Kurbelzapfens 133 um die
drehbaren Welle 125 (siehe 2) entfallen
Bewegungskomponenten in der Richtung, die die Längsachse des Gleitstücks 107 innerhalb
einer horizontalen Ebene schneidet, auf die Führungsnut 137a, und
es werden lediglich Bewegungskomponenten in der axialen Richtung
des Gleitstücks 107 an
das Gleitstück 107 übertragen.
Dem Gleitstück 107 wird
es deshalb ermöglicht,
sich nur in seiner axialen Richtung hin und her zu bewegen.
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Wie
in den 2 und 4 gezeigt ist, weist die Kurbelscheibe 131 ein
Gegengewichtantriebsteil 132 an einer Position, die um
einen vorbestimmten Abstand von der Drehachse 131a versetz
ist, auf. Das Gegengewichtantriebsteil 132 und der Kurbelzapfen 133 sind
an gegenüberliegenden
Seiten der Drehachse 131a positioniert. Das Gegengewichtantriebsteil 132 weist
ein Nockenelement auf, das um ein exzentrisches Zapfenmontageloch 131c ausgebildet
ist (siehe 5 und 6), durch
das der exzentrische Zapfen 129 eingeführt wird. Das Gegengewichtantriebsteil 132 weist
eine kreisförmige
Kontur auf.
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Das
Gegengewicht 139 ist locker um das Gegengewichtantriebsteil 132 angebracht.
Wie in 4 gezeigt ist, weist das Gegengewicht 139 einen
Eingriffsschlitz 139a auf, der sich in einer Richtung erstreckt,
die die Längsachse
des Gleitstücks 107 schneidet.
Das Gegengewichtantriebsteil 132 ist in den Eingriffsschlitz 139a eingesetzt
und kann sich relativ zu dem Gegengewicht 139 bewegen.
Von der Drehbewegung des Gegengewichtantriebsteils 132 um
die Drehachse 131a entfallen, wenn die Kurbelscheibe 131 gedreht
wird, Bewegungskomponenten in der Richtung, die die Längsachse
des Gleitstücks 107 in
einer horizontalen Ebene schneidet, auf den Eingriffsschlitz 139a,
und es werden lediglich Bewegungskomponenten in der axialen Richtung
des Gleitstücks 107 an
das Gegengewicht 139 übertragen.
Deshalb ist es dem Gegengewicht 139 ermöglicht, sich nur in der axialen
Richtung des Gleitstücks 107 hin
und her zu bewegen.
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Obwohl
es nicht insbesondere dargestellt ist, ist das Gegengewicht 139 durch
eine Gleitführung
einer Halteplatte, die auf dem Körper 103 montiert
ist, derart gleitend bewegbar gelagert, dass eine zuverlässige Hin-
und Herbewegung des Gegengewichts 139 gewährleistet
ist.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, ist eine Linie „P", die die Drehachse 131a und
einen Mittelpunkt 133a des Kurbelzapfens 133 verbindet,
um einen Winkel „α" in der Drehrichtung
der Kurbelscheibe 131 bezüglich einer Linie „Q", die die Drehachse 131a und
einen Mittelpunkt 132a des Gegengewichtantriebsteils 132 verbindet,
geneigt. Dadurch ist, wenn die Kurbelscheibe 131 in der
Pfeilrichtung „R" (Gegenuhrzeigerrichtung)
um die Drehachse 131a zusammen mit der drehbaren Welle 125 (siehe 2)
gedreht wird, die Phase der Drehung des Gegengewichtan triebsteils 132 um
einen Winkel, der dem Winkel „α" entspricht, bezüglich der
Phase der Drehung des Kurbelzapfens 132 verzögert.
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Die 5 bis 8 zeigen
die Kurbelscheibe 131. Bei dieser Ausführungsform, wie sie in 5 gezeigt
ist, ist der Schwerpunkt „G" der Kurbelscheibe 131 an
einer Position befindlich, die um einen vorbestimmten Abstand von
der Drehachse 131a in Richtung zu dem Gegengewichtantriebsteil
versetzt ist. Im Besonderen ist der Schwerpunkt „G" der Kurbelscheibe 131 von
der Drehachse 131a in Richtung zu dem Gegengewicht 139 versetzt,
wenn das Gegengewicht 139 in einer von dem Sägeblatt 111 entfernten
Position ist. 5 ist eine Draufsicht der Kurbelscheibe 131 und 6 ist
eine Schnittansicht gezogen entlang der Linie A-A in 5.
Die Kurbelscheibe 131 weist eine kreisförmige Kontur auf. Das exzentrische
Zapfenmontageloch 131c zum Aufnehmen des exzentrischen
Zapfens 129 und das Gegengewichtantriebsteil 132 sind
relativ zu der Drehachse 131a auf der Seite, die dem Kurbelzapfenmontageloch 131b zum
Aufnehmen des Kurbelzapfens 131 diametral gegenüberliegt,
ausgebildet.
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Die
Position des Schwerpunkts „G" der Kurbelscheibe 131 ist
bezüglich
des Zustands, in dem der Kurbelzapfen 133 in das Kurbelzapfenmontageloch 131b eingesetzt
ist, bestimmt, und das Lager 135 wird um den Kurbelzapfen 133 angebracht,
wie in den 7 und 8 gezeigt
ist. Ansonsten ist sie bezüglich
des Zustands, in dem die Gewichte des Kurbelzapfens 133 und
des Lagers 135 zu dem Gewicht der Kurbelscheibe 131 addiert
werden, bestimmt. Die Position des Schwerpunkts „G" wird hinsichtlich der Stärke der
Loch umgebenden Abschnitte um die Montagelöcher 131b, 131c bestimmt,
auf die eine Belastung wirkt. Eine derartige Einstellung kann durch Ändern der
Dicke der Kurbelscheibe 131 stufenweise in der Umfangs-
oder in der Radialrichtung der Kurbelscheibe 131 und Ausbilden
der Loch umgebenden Abschnitte, die eine erhöhte Wandstärke aufweisen, durchgeführt werden.
Im Besonderen weist die Kurbelscheibe 131 eine kreisförmige Kontur auf
und ein abgestufter Abschnitt 131d ist in der Umfangs-
oder Radialrichtung auf der Ober- oder Unterseite der Kurbelscheibe 131 ausgebildet.
Weiter ist ein dicker Wandabschnitt 131e um das Kurbelzapfenmontageloch 131b und
das exzentrische Zapfenmontageloch 131c ausgebildet und
weist eine größere Dicke
in der Richtung der Dicke der Kurbelscheibe als der andere Teil
der Kurbelscheibe auf.
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Die
Kurbelscheibe 131 ist als ein drehbares Teil gestaltet.
Dadurch kann vorteilhafterweise bei der oben erwähnten Konstruktion, bei der
die Kurbelscheibe 131 eine kreisförmig Kontur aufweist und die Position
des Schwerpunkts durch Einstellung bei der Gestaltung bestimmt ist,
das Gleichgewicht der Kurbelscheibe bei ihrer Drehbewegung, verglichen
mit beispielsweise einer Kurbel, die in einer bekannten rechteckigen
Gestalt ausgebildet ist, leicht erreicht werden.
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Bei
dieser Ausführungsform,
wie sie oben erwähnt
ist, ist von allen Bauteilen, die den Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 bilden,
die Kurbelscheibe 131 dem Gleitstück 107 am nächsten befindlich,
und der Schwerpunkt „G" der Kurbelscheibe 133 ist
an einer Position befindlich, die von der Drehachse 131 in
Richtung zu dem Gegengewichtantriebsteil 132 verschoben
(versetz) ist. Demzufolge wird während
einer Drehung der Kurbelscheibe 131 eine größere Zentrifugalkraft
an der Stelle des Schwerpunkts „G" als an dem anderen Teil der Kurbelscheibe 131 erzeugt.
Die Kurbelscheibe 131 ist ein Merkmal, das dem „Bauteil" der vorliegenden
Erfindung entspricht.
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Der
Betrieb und die Verwendung der Reciprosäge 101, die wie oben
beschrieben konstruiert ist, wird nun erklärt. Wenn der Benutzer den Auslöseschalter 115 des
Handgriffs 103c niederdrückt, wird der Motor 113 von
einem Antriebsstrom, der von der Batterie 105 geliefert
wird, angetrieben. Deshalb wird die Motorausgangswelle 117 (in 2 gezeigt)
gedreht. Wenn sich die Motorausgangswelle 117 dreht, dreht
sich das Kegelzahnrad 123, das in Eingriff mit der Motorausgangswelle 117 ist,
um die drehbare Welle 125 in einer horizontalen Ebene.
Dann rotiert der exzentrische Zapfen 129, der exzentrisch
in einer von der drehbaren Welle 125 versetzten Position
angeordnet ist, um die drehbare Welle 125. Demzufolge dreht
sich die Kurbelscheibe 131 um die Drehachse 131a in
einer horizontalen Ebene zusammen mit dem exzentrischen Zapfen 129.
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Während die
Kurbelscheibe 131 dreht, dreht der Kurbelzapfen 133 um
die Drehachse 131a. Der Kurbelzapfen 133 ist in
dem Gleitstückblock 137 über das
Lager 135 locker eingepasst. Durch die Drehbewegung des
Kurbelzapfens 133 bewegt sich das Gleitstück 107 zwischen
dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt hin und her. Deshalb
bewegt sich das Sägeblatt 111 (siehe 2),
das mit dem Futter 109 an dem Ende des Gleitstücks 107 verbunden
ist, in der axialen Richtung des Gleitstücks 107 hin und her
und ist es ihm ermöglicht,
das Werkstück zu
schneiden.
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Während sich
das Gleitstück 107 hin
und her bewegt, bewegt sich das Gegengewicht 139 zwischen
dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt über das Gegengewichtantriebsteil 132 der Kurbelscheibe 131 zum
Reduzieren einer Schwingung der Reciprosäge 101 durch Reduzieren
der kinetischen Energie (des Moments), die durch die Hin- und Herbewegung
des Gleit stücks 107 erzeugt
wird, hin und her. Wenn sich das bewegliche Teil 110, das das
Gleitstück 107,
das Futter 109 und das Sägeblatt 111 aufweist,
beispielsweise nach rechts bewegt, wie in 2 zu sehen
ist, wird eine Trägheitskraft,
die durch Pfeil „A" in 2 gezeigt
ist, nach rechts auf das bewegliche Teil 110 vorgesehen.
Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich das Gegengewicht 139 nach
links, wie in 2 zu sehen ist, und deshalb
wird eine Trägheitskraft,
die durch Pfeil „B" in 2 gezeigt
ist, nach links auf das Gegengewicht 139 vorgesehen.
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Falls
die Trägheitskräfte „A" und „B", die in entgegengesetzten
Richtungen wirken, den gleichen Betrag aufweisen, werden die Kräfte ausgeglichen. Demzufolge
wird eine kinetische Energie (Moment), die in der Hin- und Herbewegungsrichtung
durch die Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils 110 erzeugt
wird, durch die Hin- und Herbewegung des Gegengewichts 139 reduziert.
Deshalb kann eine Schwingungsreduzierung der Reciprosäge 101 effektiv
erreicht werden. Jedoch wird, gemäß dieser Ausführungsform,
eine Zentrifugalkraft „C" auf die Kurbelscheibe 131 in
einer Weise vorgesehen, die die Trägheitskraft B, die auf das
Gegengewicht 139 vorgesehen wird, unterstützt. Im
Besonderen können bei
der Konstruktion, in der der Schwerpunkt „G" der Kurbelscheibe 131 an einer
Position befindlich ist, die von der Drehachse 131a in
der Bewegungsrichtung des Gegengewichts 139 versetzt ist,
wenn sich das Gegengewicht 139 nach links bewegt, wie in 2 zu
sehen ist, eine Zentrifugalkraft, die durch Pfeil „C" in 2 gezeigt
ist, nach links oder Bewegungskomponenten in der Bewegungsrichtung
des Gegengewichts 139 auf die Kurbelscheibe 131 vorgesehen werden.
Deshalb wirkt die „gemeinsame
Kraft" der Trägheitskraft „B" des Gegengewichts 139 und
der Zentrifugalkraft „C" der Kurbelscheibe 131 in
einer Richtung, die der Trägheitskraft „A" des beweglichen Teils 110 entgegengesetzt
ist. Demzufolge kann eine Schwingung, die in der Hin- und Herbewegungsrichtung
durch die Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils 110 erzeugt
wird, reduziert werden.
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Deshalb
führt bei
dieser Ausführungsform die
Kurbelscheibe 131, die ein bereits bestehendes Bauteil
ist, das den Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 bildet,
einen Teil der Schwingungsreduzierungsfunktion des Gegengewichts 139 durch
oder mit anderen Worten dient als „Ausgleicher". Die Zentrifugalkraft „C" der Kurbelscheibe 131 unterstützt die Trägheitskraft „B" des Gegengewichts 139 beim
Reduzieren der Trägheitskraft „A" des beweglichen
Teils 110. Dadurch kann das Gewicht des Gegengewichts 139,
das eine Bestimmungsgröße der Trägheitskraft „B" des Gegengewichts 139 ist,
um das Gewicht, das der Zentrifugalkraft „C" der Kurbelscheibe 131 entspricht,
reduziert werden. Demzufolge kann die Gewichtsreduzierung der Reciprosäge 101 erreicht
werden.
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Weiter
wirkt, wenn sich das Gleitstück 107 hin
und her bewegt, ein Drehmoment vertikal (wie in 2 zu
sehen ist) auf die Reciprosäge
um den Schwerpunkt der Reciprosäge 101.
Das Drehmoment weist einen Betrag auf, der auf die Trägheitskraft „A" des beweglichen
Teils 110 reagiert. Wenn sich das bewegliche Teil 110 nach
rechts bewegt, wie in 2 zu sehen ist, wirkt das Drehmoment
in einer Weise, die bewirken kann, dass das spitze Ende der Reciprosäge 101 nach
unten zeigt. Wohingegen, wenn sich das bewegliche Teil 110 nach
links bewegt, wirkt das Drehmoment in einer Weise, die bewirken kann,
dass das spitzte Ende nach oben zeigt. Bei dieser Ausführungsform
kann ein anderes Drehmoment in einer Richtung, die dem oben erwähnten Drehmoment
entgegengesetzt ist, durch die Zentrifugalkraft „C" der Kurbelscheibe 131, die
ein Bauteil ist, das dem Gleitstück 107 am
nächsten
ist, erzeugt werden. Deshalb kann das Drehmoment, das durch die
Zentrifugalkraft „C" erzeugt wird, das
Drehmoment, das von dem beweglichen Teil 110 in Zusammenwirkung mit
dem Drehmoment, das die Trägheitskraft „B" des Gegengewichts 139 erzeugt
wird, reduzieren. Folglich kann die Fähigkeit zum Reduzieren einer
vertikalen Schwingung, die in der Reciprosäge 101 erzeugt wird,
verbessert werden.
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Die
Zentrifugalkraft „C" der Kurbelscheibe 131 wirkt
ebenso in der seitlichen Richtung der Reciprosäge 101. Dadurch neigt
der Schwingungswert in der seitlichen Richtung zum größer Werden.
Jedoch hat bei der Reciprosäge 101 dieser
Ausführungsform die
oben erwähnte
Reduzierung des Drehmoments in der vertikalen Richtung einen größeren Einfluss
als die zunehmende Umwucht der seitlichen Kraft. Dementsprechend
kann der aus drei Achsen zusammengesetzte Schwingungswert, das heißt der resultierende
Schwingungswert der Längs-,
vertikalen und seitlichen Schwingung, reduziert werden.
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Beim
Schneiden eines Werkstücks
mit der Reciprosäge 101,
das heißt
unter Lastantriebsbedingungen zum Schneiden eines Werkstücks, ist
es notwendig, nicht nur den Effekt der Trägheitskraft „A" des beweglichen
Teils 110, die durch das Gleitstück 107, das Futter 109 und
das Sägeblatt 111,
die sich zusammen in einem Stück
hin und her bewegen, erzeugt wird, sondern auch den Effekt des Schnittwiderstands,
der durch eine Reibung zwischen den Werkstück und dem Sägeblatt 111 erzeugt
wird, zu betrachten. Dies liegt daran, dass der Zeitablauf zur Schwingungsreduzierung
durch das Gegengewicht 139 aufgrund eines solchen Schnittwiderstandes,
der von dem Werkstück
aufgenommen wird, versetzt sein kann.
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Im
Besonderen wirkt die Trägheitskraft „A" in der Vorwärtsrichtung
des beweglichen Teils 110, wohingegen der Schnittwiderstand
in der Richtung wirkt, die dieser Vorwärtsrichtung entgegengesetzt
ist. Weiter wird die Trägheitskraft „A" durch die Beschleunigung
des beweglichen Teils 110 bestimmt, wohingegen der Schnittwiderstand
durch die Geschwindigkeit des beweglichen Teils 110 bestimmt
wird. Es besteht ein Phasenunterschied von 90° zwischen der Trägheitskraft „A" und dem Schnittwiderstand.
Deshalb wird die Kraft (Schnittwiderstand), die eine unterschiedliche
Phase hat, als eine Funktion, in der die Geschwindigkeit variabel
ist, zu der Trägheitskraft „A", die durch das bewegliche
Teil 110 erzeugt wird, angelegt. Dadurch müssen zum
effektiven Schwingungsreduzieren in der Reciprosäge unter Lastantriebsbedingungen
nicht nur die Trägheitskraft „A", sondern auch der
Schnittwiderstand, der von dem Werkstück aufgenommen wird, in Betracht
gezogen werden.
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Der
Schnittwiderstand wird durch die Geschwindigkeit der oben erwähnten Elemente
bestimmt. Jedoch variiert bei einem tatsächlichen Betrieb die Geschwindigkeit
dieser Elemente innerhalb eines gewissen Bereichs entsprechend den
Parametern, wie beispielsweise einer Presskraft des Sägeblatts 111 auf
das Werkstück.
Zum Realisieren einer Schwingungsreduzierung der Reciprosäge 101,
die solche Schwankungen des Schnittwiderstands vollständig aufnehmen
kann, kann der Aufbau der Reciprosäge 101 kompliziert
werden und, im Besonderen für
in breiter Masse verkaufte Modelle, kann dies nicht praktikabel
sein.
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Dadurch
ist es bei dieser Ausführungsform beabsichtigt,
eine Maßnahme
zum Reduzieren einer Schwingung so weit wie möglich vorzunehmen, ohne den
Aufbau der Reciprosäge 101 kompliziert
zu gestalten. Zu diesem Zweck wird zuerst ein Wert des Schnittwiderstands,
der häufig
auftritt, vorab gewählt. Dann
wird gemäß dem Schnittwiderstand
das positionale Verhältnis
zwischen dem Gegengewichtantriebsteil 132 und dem Kurbelzapfen 133,
der das Gleitstückantriebsteil
aufweist, an der Kurbelscheibe 131 derart fest eingestellt,
dass eine Phasenverzögerung
auf der Seite des Gegengewichtantriebsteil 132 bezüglich der
Seite des Kurbelzapfens 133 durch den vorbestimmten Winkel „α" erzeugt wird, wie
in den 3 und 4 gezeigt ist. Deshalb ist sie
derart gestaltet, dass der Phasenunterschied zwischen der Hin- und
Herbewegung des Gleitstücks 107 und
der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts 139 in dem stabilen
Zustand verbleibt. Der vorbestimmte Winkel „α" wird gemäß dem oben genannten gewählten Schnittwiderstand
bestimmt und beträgt
ungefähr 15° bei dieser
Ausführungsform.
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Demzufolge
ist im Vergleich mit der Technik, in der der Kurbelzapfen 133 und
das Gegengewichtantriebsteil 132 in Reihe angeordnet sind
(ausgerichtet auf der Linie Q, die in den 3 und 4 gezeigt
ist), die Phase der Hin- und Herbewegung des Gegengewichts 139 durch
den Betrag entsprechend dem Winkel „α" von dem Zustand, der um 180° phasenverschoben
ist, bezüglich
der Phase der Hin- und Herbewegung des Gleitstücks 107 verzögert. Mit
anderen Worten wird das Gegengewichtantriebsteil 132 in
dem relativ verzögerten
Zustand bezüglich
des Kurbelzapfens 133 fixiert und gedreht, so dass das Gegengewicht 139 den
unteren Totpunkt mit einer Zeitverzögerung erreicht, nachdem das
Gleitstück 107 seinen
oberen Totpunkt erreicht.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist das positionale Verhältnis
zwischen dem Kurbelzapfen 133 und dem Gegengewichtantriebsteil 132 fest
eingestellt, wobei ein bestimmter Schnittwiderstand in Betracht
gezogen wurde, den das Sägeblatt 111 von dem
Werkstück
aufnimmt. Demzufolge ist der Phasenunterschied zwischen der Hin-
und Herbewegung des Gleitstücks 107 und
der Hin- und Herbewegung des
Gegengewichts 139 derart fest eingestellt, dass eine Zeitverzögerung zwischen
dem Moment, in dem eines der Bauteile einen oberen Totpunkt erreicht, und
dem Moment, in dem das andere einen unteren Totpunkt erreicht, besteht.
Deshalb kann durch in Betracht ziehen des Schnittwiderstands, der
am häufigsten
bei einem tatsächlichen
Schneidvorgang auftritt, der Phasenunterschied fest auf einen Winkel,
an dem der Effekt der Schwingungsreduzierung bei einer praktischen
Verwendung maximiert wird, eingestellt werden. Eine Schwingungsreduzierung
kann so effektiv wie möglich
ohne Verkomplizieren des Aufbaus der Reciprosäge 101 realisiert
werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Kurbelscheibe 131, die dem Gleitstück 107 von
allen Bauteilen, die den Bewegungsumwandlungsmechanismus 121 bilden,
am nächsten
befindlich ist, angepasst zum Durchführen eines Teils der Schwingungsreduzierungsfunktion
zusammen mit dem Gegengewicht 139. Jedoch, falls der Einfluss
des Werts der seitlichen Schwingung, die durch die Zentrifugalkraft C
der Kurbelscheibe 131 verursacht wird, zu klein ist, um
bei einem Schneidvorgang signifikant zu sein, kann sie derart konstruiert
werden, dass anstelle der Kurbelscheibe 131, das Kegelzahnrad 123 die
zusätzliche
Funktion als Ausgleicher erfüllt.
Falls es notwendig ist, können
sowohl die Kurbelscheibe 131 als auch das Kegelzahnrad 123 eine
zusätzliche Funktion
als Ausgleicher aufweisen. Weiter weist bei dieser Ausführungsform
die Kurbelscheibe 131 eine kreisförmige Gestalt auf, aber sie
ist nicht auf die kreisförmige
Gestalt beschränkt.
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Weiter
kann, obwohl bei dieser Ausführungsform
die Reciprosäge 101 als
ein repräsentatives Beispiel
für ein
Kraftwerkzeug für
eine Hin- und Herbewegung beschrieben ist, diese Erfindung weitgehend
bei irgendeinem Werkzeug, wie beispielsweise bei einer Stichsäge, die
eine Tätigkeit
an einem Werkstück
während
einer Hin- und Herbewegung durchführt, angewendet werden.
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Es
wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck
der ursprünglich
Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung
unabhängig
von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen
werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben
oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe
von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso
wie zum Zweck des Einschränkens
der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer
Bereichsangabe.
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- 101
- Reciprosäge (Kraftwerkzeug
für eine
Hin- und Herbewegung)
- 103
- Körper
- 105
- Batterie
- 107
- Gleitstück
- 107a
- Lager
- 109
- Futter
(bewegliches Teil)
- 110
- bewegliches
Teil
- 111
- Sägeblatt
(Werkzeugteil, bewegliches Teil)
- 113
- Motor
- 115
- Auslöseschalter
- 117
- Motorausgangswelle
- 121
- Bewegungsumwandlungsmechanismus
- 123
- Kegelzahnrad
- 125
- drehbare
Welle
- 127
- Lager
- 129
- exzentrischer
Zapfen
- 131
- Kurbelscheibe
(Kurbel, ein Bauteil)
- 131a
- Drehachse
- 131b
- Kurbelzapfenmontageloch
- 131c
- exzentrisches
Zapfenmontageloch
- 132
- Gegengewichtantriebsteil
- 132a
- Mittelpunkt
- 133
- Kurbelzapfen
- 133a
- Mittelpunkt
- 135
- Lager
- 137
- Gleitblock
- 137a
- Führungsnut
- 139
- Gegengewicht
- 139a
- Eingriffsloch