素食电锯

许志刚

项目的确立

在农村和许多小型工厂中，圆盘台锯的使用量非常大。这种电锯构造简单、成本低、工作效率高，但这种电锯在使用时不小心很容易发生事故。由于教学需要，我时常和村里的木工有来往交流，和他们谈起这个问题时发现，他们和他们认识的很多木工几乎都被这种电锯伤到过，严重的要落下残疾。我家对门的大叔是一位从业近50年的老木工，20年前，就有一次不小心被这种电锯锯掉了2根手指，让人看了心痛。因此，我非常注意这方面的信息，并了解到已经有人想到在人体触碰到锯片时，用断电、刹车等方法让锯片停止转动，无奈锯片等转动部分的巨大惯性无法克服，等到锯片停下来，甚至十几秒几十秒时间已经过去，伤害已经形成。所以市场上一直没有实用的安全台锯出现，只是出现了一些台面以上部分的防护装置，但这些装置也给操作者带来了诸多的不方便。因此本人觉得设计一款有安全保障且使用方便的圆盘台锯很有必要。

既然解决问题的难点在于锯片转动的巨大惯性，能否利用这种惯性来达到保护的目的？在这种思路的支持下，一款新型安全电锯的设计方案就产生了。

科学原理

在本项目中，机械部分的主要组成部分为剎车条和活动锯轴。刹车条可以左右平移，靠在锯齿上或脱离锯齿；锯轴总成是活动的，可以向下运动（见图1）。正常使用时，剎车条由锁扣锁住，与锯片保持一定距离（图2左）；锯轴总成也被锁扣固定在一定高度上。2个锁扣是联动的。当手触碰到锯片时，由触碰识别部分在极短时间内检测到电信号，再把这个信号放大，控制脱扣装置，让锁扣装置动作。锁扣装置动作后，会同时产生2个动作：①在弹簧的牵引下，剎车条向锯片迅速靠拢（图2中）；②锯轴总成解锁，在弹簧及重力的作用下，锯轴总成开始向下运动（图2右）。虽然惯性会使锯片继续转动，但这时锯齿已经咬住刹车条，由于反冲力的存在，使得锯片减速转动的同时受到向下移动的外力，使得锯轴总成更加快速地下降，从而使其迅速离开台面。锯片工作时转速越高，锯片向下移动的速度会越快。虽然人手触到锯片时，由于人的反应速度的滞后，来不及脱离锯片，但由于锯片已经在向下运动，开始远离手指，从而可以把锯片对人的伤害降至最低。

本项目的电子电路部分由隔离变压器、信号检测、信号放大、电磁铁等部分组成，其原理见图3。隔离变压器产生135V的电压，经过电流互感器和限流电阻（限制为最大1mA）接在锯片与地之间。当人手触到锯片后，会在锯片与地之间形成通路，电流互感器会把这个电流检测到（本装置设计的可靠动作电流是100 uA，人几乎感觉不到），并将其变成电压信号，触发可控硅。可控硅导通后，电磁铁回路随即导通，使整个锁扣机构开始脱扣动作。

由于采用了隔离变压器，检测信号与市电隔离，并且将最大电流限制为不大于1 mA，确保了人身安全。信号检测部分采用了电流互感器，检测的是电流信号，与电压信号检测的方式相比，受干扰极小，动作稳定可靠，不会产生误动作。

本项目的创新点

该装置的最大创新点在于将锯片转动的惯性加以利用，把惯性力轉变为锯片向下运动的动力，在给锯片减速的同时，使锯片迅速脱离台面。

采用直流电机作台锯动力源，在电机断电的同时，把电机的电源线短路使电机制动。

脱扣动作的同时，将电机与锯轴的传动脱离。

通过以上多种动作联合作用，发生意外时，可以将锯片对人的伤害降到最低，手部可能产生的伤口非常小，最多只需要一张创可贴就可处理。

同类产品情况调查

在“中国专利查询系统”中，以“安全电锯”为关键词搜索，只查到1项结果，早已失效，且没有查到相关的资料。在百度搜索引擎中，以“安全电锯”为关键词，共得到约208万个结果，但几乎全部是“电锯安全使用”方面的内容，没有查到与本设计相同或相似的结果。

进一步完善该项目的设想

本项目虽初步制成，尚有许多地方需要改进。

把锯轴与锯片脱离，进一步降低锯片的惯性。

改善锁扣机构设计，降低脱扣需要的外力，提高脱扣速度。

重新设计电子电路，进一步缩短响应时间。

台面以上部分增加机械保护装置与报警装置。

增加除尘、靠尺、深度调节、斜切等辅助装置。

基于以上几点，本装置还有较大的改进空间，在今后的制作中应逐步完善，力争打造一款多方位保护的安全电锯。

专家评语

项目研究了一种安全电锯，利用惯性力使得台锯的锯片迅速离开台面并停止转动，减轻对使用者的伤害。方案合理，构思巧妙，有较好的创新性，有很好的实用性和应用前景。