核心提示:
目前,國內(nèi)的電動工具行業(yè)正在迅速發(fā)展,但與國外同行業(yè)相比較,還有相當(dāng)大的差距,尤其在高端產(chǎn)品上尤為明顯,主要表現(xiàn)在人體工程及電子技術(shù)在電動工具的應(yīng)用上。這兩點(diǎn)應(yīng)該為國內(nèi)的企業(yè)所重視與研究。
一、人體工程技術(shù)
人體工程技術(shù)是用科學(xué)技術(shù)解決人與機(jī)器之間的相關(guān)問題,包括人的動作特點(diǎn)、人的感覺和人體工程,重點(diǎn)是噪音、振動、重量、平衡性和操作舒適性。它估量人的能力,適應(yīng)工作環(huán)境,使人們能夠在這些條件下正常工作。采用人體工程技術(shù)設(shè)計電動工具,工具不僅要完成特定的功能,而且要適應(yīng)各種人體體質(zhì)限制條件。正確的設(shè)計與選擇,可以提高工具的整體質(zhì)量和技術(shù)水平,從而提高勞動生產(chǎn)率,減少人員傷殘及損失。
普通工具在操作時,由于振動、噪音、不平衡性、沖擊力等原因,給人體帶來各種危害,影響健康。人與工具是通過手柄接觸的,因此手柄的尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀直接影響著操作者的握持力、握持強(qiáng)度及操作舒適性,直接造成操作者傷殘事故。在人體工程技術(shù)研究中,對手柄的研究與試驗(yàn)相當(dāng)多,試驗(yàn)結(jié)果差異也比較大。研究主要集中在以下幾點(diǎn):
1.手柄跨度(直徑)選擇
不同結(jié)構(gòu)形狀的手柄,如手槍柄式、直筒式、拎攀式,其最佳手柄跨度也不同;不同的工具,例如電錘和電鉆,操作時手臂施力要求不一樣,最佳手柄跨度也不同。 因此,最佳手柄跨度選擇,必須兼顧以上各項(xiàng)要求綜合考慮,因?yàn)榫唧w工具是由各類人員操作的。
2.手柄材料選擇
美國百得公司生產(chǎn)經(jīng)理Allan Brels ford曾指出:“在許多動力工具手柄上安裝橡膠,可以提供舒適、良好的握持面”。手柄表面采用彈性材料,操作時會感到比較舒適。
3.手柄結(jié)構(gòu)選擇
采用多種減振方法制造的減振手柄,可大大降低傳遞到手上的振動。
工具的開關(guān)扳機(jī)寬大,可減輕握持工具的指力和掌力。不同的使用場合,采用不同的扳機(jī)結(jié)構(gòu),例如,拇指按動的扳機(jī)常常用于觸發(fā)力是進(jìn)給力的組成部分的工具上,條形扳機(jī)僅推薦用于要求低精度和輕重量的場合,按壓扳機(jī)通常用于擰緊工具上,桿式扳機(jī)用于手握住整個扳機(jī)的場合,轉(zhuǎn)動扳機(jī)常常制成沒有復(fù)位彈簧,防止扭矩影響手腕。
二、 電子技術(shù)
如果說電機(jī)是電動工具“心臟”的話,那么電子控制技術(shù)就是電動工具的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”。它不僅能夠提高工具本身的操作性能,而且能夠改善加工質(zhì)量,增強(qiáng)使用靈活性,增加產(chǎn)品附加值,把電動工具推向一個嶄新的發(fā)展階段。因此,國外主要電動工具制造廠商開發(fā)和擴(kuò)大應(yīng)用電子調(diào)速等電子技術(shù),以適應(yīng)不同加工材質(zhì)的需要;20世紀(jì)60年代中期,又發(fā)展了電子控速技術(shù)研究,以控制電動工具的空載轉(zhuǎn)速;到了80年代初期,開發(fā)了微機(jī)控制的電動工具,以取得最佳的使用參數(shù);同時,電子控溫、軟起動、軟停止扭矩控制等電子技術(shù)也在電動工具上相繼得到實(shí)際使用。特別是近年來,隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,簡化了電路設(shè)計,提高了可靠性,降低了產(chǎn)品價格,進(jìn)一步擴(kuò)大了在電動工具上的應(yīng)用范圍,F(xiàn)將各種電子技術(shù)應(yīng)用情況作一簡單介紹。
1. 電子調(diào)速技術(shù)應(yīng)用
這是國外電動工具最早使用、最普遍使用的一種電子技術(shù),幾乎所有品種都已采用。采用電子調(diào)速,電動工具能夠在設(shè)定的速度范圍內(nèi)無級變速,特別是在低轉(zhuǎn)速上能夠十分靈便地進(jìn)行工作,從而改善了加工質(zhì)量,增強(qiáng)了使用靈活性。
2.電子控速技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)使電動工具的串激電機(jī)具備額定負(fù)載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速基本相同或完全相同這一特殊性能,因而特別運(yùn)用于嚴(yán)酷條件下作業(yè)的大功率、高轉(zhuǎn)速電動工具,不僅大大提高了工作效率,而且顯著降低了空載噪音和振動,負(fù)載功率損失很小,延長了工具使用壽命
3.微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用
微機(jī)控制的電動工具的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,其機(jī)械部分與普通電動工具一樣,一般不需作重大改變。微機(jī)控制部分只需使用價格便宜、體積很小的單片機(jī),安裝在工具機(jī)器內(nèi)。主要特點(diǎn)是具有優(yōu)越的自動控制功能和操作選擇功能,工具運(yùn)作狀況是通過控制屏上的按鈕控制的,不受人為因素影響,從而提高工作效率,改善加工質(zhì)量,確保高精度,減少作業(yè)工具磨損。
4. 電子繞組溫度監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)是電動工具的一種安全保護(hù)措施,也是電子控速器的必不可少的監(jiān)控元件。
繞組溫度監(jiān)控元件是在電機(jī)繞組上安裝一個溫度傳感器,用于監(jiān)控繞組的實(shí)際溫度,并與設(shè)定的最大允許溫度值進(jìn)行比較,如接近該溫度,就自動采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)方式,如可以通過熱敏電阻阻斷電路。
5.電子減速技術(shù)應(yīng)用
在拆卸螺釘或螺栓時,工具要求低轉(zhuǎn)速、大扭矩,而采用串激電機(jī)的扳手或螺絲刀,在降低轉(zhuǎn)速時,又同時降低扭矩,拆卸螺釘或螺栓比較困難,特別是生銹的大螺釘或大螺栓,拆卸更加困難。電子減速器在串激電機(jī)負(fù)載減速時自動增加電壓,使電機(jī)仍然保持大扭矩,從而能夠方便地拆卸螺栓或者螺釘。
6.電子扭矩控制技術(shù)應(yīng)用
扳手和螺絲刀擰緊大螺栓或大螺釘時,功率高,扭矩大。如果扭矩過大,容易折斷鉆頭或者螺栓、螺釘。電子扭矩控制器用于無級調(diào)節(jié)扳手或螺絲刀的扭矩值,同時控制最大扭矩值,有效地解決以上問題,從而確保流水線上每只螺栓或螺釘裝配的擰緊程度均一,保證產(chǎn)品的一致性。
7.電子起動電流限制技術(shù)應(yīng)用
這是通過限制起動電流來控制電動工具的起動速度,其作用類似于電子軟起動技術(shù),對于大功率電動工具很是有效。電子起動電流限制器由一只限流電阻和一只繼電器組成,安裝在工具機(jī)體內(nèi)。繼電器的勵磁繞組與電樞并聯(lián),電阻與定子和電樞串聯(lián)。工具起動時,電阻限制起動電流不會很快增大。工具起動后,由于電樞旋轉(zhuǎn),切割磁力線,產(chǎn)生反電壓,當(dāng)反電壓由零上升到繼電器的吸動電壓時,繼電器閉合,使限流電阻短路,則工具正常工作。
8.電子控溫技術(shù)應(yīng)用
目前國外主要用于電動熱風(fēng)槍等產(chǎn)品。它是通過改變可控硅的導(dǎo)通相位角,無級調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度;并通過溫度傳感器測量槍內(nèi)的實(shí)際熱風(fēng)溫度,與設(shè)定的溫度相比較,從而保持熱風(fēng)溫度恒定。
以上幾點(diǎn)就是目前國際電動工具行業(yè)的主要研究與發(fā)展趨勢,這里提出來以供各電動工具企業(yè)參考
一、人體工程技術(shù)
人體工程技術(shù)是用科學(xué)技術(shù)解決人與機(jī)器之間的相關(guān)問題,包括人的動作特點(diǎn)、人的感覺和人體工程,重點(diǎn)是噪音、振動、重量、平衡性和操作舒適性。它估量人的能力,適應(yīng)工作環(huán)境,使人們能夠在這些條件下正常工作。采用人體工程技術(shù)設(shè)計電動工具,工具不僅要完成特定的功能,而且要適應(yīng)各種人體體質(zhì)限制條件。正確的設(shè)計與選擇,可以提高工具的整體質(zhì)量和技術(shù)水平,從而提高勞動生產(chǎn)率,減少人員傷殘及損失。
普通工具在操作時,由于振動、噪音、不平衡性、沖擊力等原因,給人體帶來各種危害,影響健康。人與工具是通過手柄接觸的,因此手柄的尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀直接影響著操作者的握持力、握持強(qiáng)度及操作舒適性,直接造成操作者傷殘事故。在人體工程技術(shù)研究中,對手柄的研究與試驗(yàn)相當(dāng)多,試驗(yàn)結(jié)果差異也比較大。研究主要集中在以下幾點(diǎn):
1.手柄跨度(直徑)選擇
不同結(jié)構(gòu)形狀的手柄,如手槍柄式、直筒式、拎攀式,其最佳手柄跨度也不同;不同的工具,例如電錘和電鉆,操作時手臂施力要求不一樣,最佳手柄跨度也不同。 因此,最佳手柄跨度選擇,必須兼顧以上各項(xiàng)要求綜合考慮,因?yàn)榫唧w工具是由各類人員操作的。
2.手柄材料選擇
美國百得公司生產(chǎn)經(jīng)理Allan Brels ford曾指出:“在許多動力工具手柄上安裝橡膠,可以提供舒適、良好的握持面”。手柄表面采用彈性材料,操作時會感到比較舒適。
3.手柄結(jié)構(gòu)選擇
采用多種減振方法制造的減振手柄,可大大降低傳遞到手上的振動。
工具的開關(guān)扳機(jī)寬大,可減輕握持工具的指力和掌力。不同的使用場合,采用不同的扳機(jī)結(jié)構(gòu),例如,拇指按動的扳機(jī)常常用于觸發(fā)力是進(jìn)給力的組成部分的工具上,條形扳機(jī)僅推薦用于要求低精度和輕重量的場合,按壓扳機(jī)通常用于擰緊工具上,桿式扳機(jī)用于手握住整個扳機(jī)的場合,轉(zhuǎn)動扳機(jī)常常制成沒有復(fù)位彈簧,防止扭矩影響手腕。
二、 電子技術(shù)
如果說電機(jī)是電動工具“心臟”的話,那么電子控制技術(shù)就是電動工具的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”。它不僅能夠提高工具本身的操作性能,而且能夠改善加工質(zhì)量,增強(qiáng)使用靈活性,增加產(chǎn)品附加值,把電動工具推向一個嶄新的發(fā)展階段。因此,國外主要電動工具制造廠商開發(fā)和擴(kuò)大應(yīng)用電子調(diào)速等電子技術(shù),以適應(yīng)不同加工材質(zhì)的需要;20世紀(jì)60年代中期,又發(fā)展了電子控速技術(shù)研究,以控制電動工具的空載轉(zhuǎn)速;到了80年代初期,開發(fā)了微機(jī)控制的電動工具,以取得最佳的使用參數(shù);同時,電子控溫、軟起動、軟停止扭矩控制等電子技術(shù)也在電動工具上相繼得到實(shí)際使用。特別是近年來,隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,簡化了電路設(shè)計,提高了可靠性,降低了產(chǎn)品價格,進(jìn)一步擴(kuò)大了在電動工具上的應(yīng)用范圍,F(xiàn)將各種電子技術(shù)應(yīng)用情況作一簡單介紹。
1. 電子調(diào)速技術(shù)應(yīng)用
這是國外電動工具最早使用、最普遍使用的一種電子技術(shù),幾乎所有品種都已采用。采用電子調(diào)速,電動工具能夠在設(shè)定的速度范圍內(nèi)無級變速,特別是在低轉(zhuǎn)速上能夠十分靈便地進(jìn)行工作,從而改善了加工質(zhì)量,增強(qiáng)了使用靈活性。
2.電子控速技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)使電動工具的串激電機(jī)具備額定負(fù)載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速基本相同或完全相同這一特殊性能,因而特別運(yùn)用于嚴(yán)酷條件下作業(yè)的大功率、高轉(zhuǎn)速電動工具,不僅大大提高了工作效率,而且顯著降低了空載噪音和振動,負(fù)載功率損失很小,延長了工具使用壽命
3.微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用
微機(jī)控制的電動工具的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,其機(jī)械部分與普通電動工具一樣,一般不需作重大改變。微機(jī)控制部分只需使用價格便宜、體積很小的單片機(jī),安裝在工具機(jī)器內(nèi)。主要特點(diǎn)是具有優(yōu)越的自動控制功能和操作選擇功能,工具運(yùn)作狀況是通過控制屏上的按鈕控制的,不受人為因素影響,從而提高工作效率,改善加工質(zhì)量,確保高精度,減少作業(yè)工具磨損。
4. 電子繞組溫度監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用
這一技術(shù)是電動工具的一種安全保護(hù)措施,也是電子控速器的必不可少的監(jiān)控元件。
繞組溫度監(jiān)控元件是在電機(jī)繞組上安裝一個溫度傳感器,用于監(jiān)控繞組的實(shí)際溫度,并與設(shè)定的最大允許溫度值進(jìn)行比較,如接近該溫度,就自動采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)方式,如可以通過熱敏電阻阻斷電路。
5.電子減速技術(shù)應(yīng)用
在拆卸螺釘或螺栓時,工具要求低轉(zhuǎn)速、大扭矩,而采用串激電機(jī)的扳手或螺絲刀,在降低轉(zhuǎn)速時,又同時降低扭矩,拆卸螺釘或螺栓比較困難,特別是生銹的大螺釘或大螺栓,拆卸更加困難。電子減速器在串激電機(jī)負(fù)載減速時自動增加電壓,使電機(jī)仍然保持大扭矩,從而能夠方便地拆卸螺栓或者螺釘。
6.電子扭矩控制技術(shù)應(yīng)用
扳手和螺絲刀擰緊大螺栓或大螺釘時,功率高,扭矩大。如果扭矩過大,容易折斷鉆頭或者螺栓、螺釘。電子扭矩控制器用于無級調(diào)節(jié)扳手或螺絲刀的扭矩值,同時控制最大扭矩值,有效地解決以上問題,從而確保流水線上每只螺栓或螺釘裝配的擰緊程度均一,保證產(chǎn)品的一致性。
7.電子起動電流限制技術(shù)應(yīng)用
這是通過限制起動電流來控制電動工具的起動速度,其作用類似于電子軟起動技術(shù),對于大功率電動工具很是有效。電子起動電流限制器由一只限流電阻和一只繼電器組成,安裝在工具機(jī)體內(nèi)。繼電器的勵磁繞組與電樞并聯(lián),電阻與定子和電樞串聯(lián)。工具起動時,電阻限制起動電流不會很快增大。工具起動后,由于電樞旋轉(zhuǎn),切割磁力線,產(chǎn)生反電壓,當(dāng)反電壓由零上升到繼電器的吸動電壓時,繼電器閉合,使限流電阻短路,則工具正常工作。
8.電子控溫技術(shù)應(yīng)用
目前國外主要用于電動熱風(fēng)槍等產(chǎn)品。它是通過改變可控硅的導(dǎo)通相位角,無級調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度;并通過溫度傳感器測量槍內(nèi)的實(shí)際熱風(fēng)溫度,與設(shè)定的溫度相比較,從而保持熱風(fēng)溫度恒定。
以上幾點(diǎn)就是目前國際電動工具行業(yè)的主要研究與發(fā)展趨勢,這里提出來以供各電動工具企業(yè)參考