浅谈小尺寸电圆锯辅助手柄设计

丁晨明

（ 莱茵技术（上海）有限公司，上海 200070 ）

浅谈小尺寸电圆锯辅助手柄设计

丁晨明

（ 莱茵技术（上海）有限公司，上海 200070 ）

针对锯片直径≤140 mm的小尺寸电圆锯，在遵循安全标准要求的基础上，试对其外形设计独立凸起的辅助手柄，以防范潜在的机械风险，避免安全隐患，使该类产品更符合人体工学要求。

电动工具；圆锯；手柄；安全标准；人体工学

0 引言

早在上世纪90年代，手持式电动工具就已经在欧美国家得到广泛应用。因市场需求量大以及工具本身存在的机械风险，长期以来成为市场监督行为中的重点项目。其中，电圆锯作为结构较为复杂的手持式电动工具之一，其安全性越来越受到终端用户和产品制造商的重视。

1 概述

锯片直径≤140 mm的电圆锯（以下简称“小尺寸电圆锯”）相对而言其外形较小且自重较轻。IEC62841-1、IEC 62841-2-5，EN62841-1、EN 62841-2-5以及GB3883.1、GB 3883.5等标准针对于小尺寸电圆锯均弱化了辅助手柄的设计要求。因本文所引用的标准条款大致相同，以下阐述多引用GB标准。

2 标准要求

根据GB 3883.5，定义如下：

3.101 圆锯circular saw

用旋转锯齿刀片锯割各种材料的工具。

3.107 带摆动式外护罩的圆锯 circular saw with outer pendulum guard

作业时，其下护罩围在其固定上护罩外作摆动的圆锯（图1）。

图1 带摆动式外护罩的圆锯

3.108 带摆动式内护罩的圆锯 circular saw with inner pendulum guard

作业时，其下护罩围在其固定上护罩内作摆动的圆锯（图2）。

图2 带摆动式内护罩的圆锯

3.111 插入型圆锯 plunge type circular saw

只有一个固定式上护罩；工具不使用时锯片返回该护罩中的圆锯（图3）。

图3 插入型圆锯

第8章标志与说明书：

8.1 2.101圆锯安全说明

a）让手始终远离锯割区域或锯片。你的另一只手始终握住辅助手柄或电动机壳。如果双手都握住圆锯，就不会被锯片伤害。

注：对直径小于或等于140 mm的圆锯，“你的另一只手按住辅助手柄或电机架”可以省略。

8.1 2.101.2对各种圆锯的进一步安全说明

双手紧握圆锯上的把手，双臂放置得能抵住回弹力。身体处于圆锯得任意一侧而不对准锯片。回弹会导致圆锯向后弹起，但如果采取了适当得防备措施，回弹力可以受操作者的控制。

注：对小于等于140 mm的圆锯，“双手”一词可省略。

第19章机械危险：针对于直径为140 mm及以下的圆锯没有要求，标准仅对锯片直径大于140 mm的圆锯有以下要求：

19.105 最大推荐锯片直径大于140 mm的圆锯至少应有两个手柄。

2 产品问题

从标准条款可见，圆锯的安全标准对于小尺寸电圆锯辅助手柄几乎不作任何要求。然而，根据欧洲的一次市场投诉案例引起了我们的注意，一批小尺寸电圆锯出现批量问题。问题表现为：

1）释放手柄后，圆锯的防护机构无法自动回复至使其锯片锁定的闭合位置。

图4所示为正常情况下锯片应自动回复到圆锯的上防护罩内。图5所示为释放手柄以后，圆锯的防护机构无法自动回复到使其锯片锁定的闭合位置。

图4 正常情况

图5 非正常情况

图5 所示产品不符合标准中第19章机械危险19.101.3：“插入式圆锯应装有一个在不使用时，任何推荐可用的锯片都能够自动复位的上护罩……。”

参考最新版本的的IEC/EN 62841-1和IEC/EN 62841-2-5条款，有如下表述：

19.10 1.3 Saws using a guarding system as shown in Figure 104 shall be equipped with anupper guard into which any blade with a diameter in accordance with 8.3 shall automaticallyretract when not in use and the time required for the blade to retract into upper guard shallbe in accordance with 19.102.4. The upper guard shall lock the blade automatically in theclosed position, when the movement of the base plate is not obstructed by the workpiece.

Compliance is checked by inspection and measurement. The measurement is carried out withthe saw held by the handles and the base plate, initially in the horizontal plane and set tomaximum depth of cut and 0° bevel angle, is released to the blade covering position.

The saw is then placed on a horizontal workpiece with the base plate at bottom. The saw ispressed by the handles downwards to the maximum depth of cut. After releasing thehandles, the saw-unit with the saw-blade shall move upwards and lock automatically in theclosed position.

追述至条款中明确要求：当导向板不与工件接触以及在正常使用中出现的在任何可能的位置停歇时，上防护罩应能自动将锯片锁定在闭合位置。

首先将圆锯水平放置并调节至0°的斜切角（即最大切割深度的竖直角度），释放手柄后锯片能被护罩覆盖。

然后将圆锯的导向板放置在水平工件上，对手柄施加向下的力使圆锯至最大切割深度。释放手柄后，带有锯片的圆锯应向上回复且将锯片锁定在闭合位置。

以上案例虽只针对插入式圆锯，但对于带摆动式护罩的圆锯，安全标准中第19章机械危险19.102.5“导向板下方的防护”中亦有类似的要求（对应IEC标准为19.102.2章节）：“对于带拖拉护罩的圆锯，以及正常使用中处在任何可能的位置时，下护罩应自动回复到闭合位置”。

从上述案例及标准要求中不难看出，小尺寸电圆锯的防护罩（上防护罩和/或下防护罩）在非切割工作过程中应尽量保证在常闭状态。齿轮箱和电机等关键部件位于圆锯的前半部分，即圆锯的重心亦靠前。受其结构影响，圆锯较易竖立。为了符合安全要求（防止切割区域裸露于防护罩之外），防护罩系统的回复弹力必须较大，方可在理论上抵消圆锯自身重心力矩和防护罩系统内部的摩擦力，以及实际工艺生产中亦要考虑不利偏差带来的影响（如：个别圆锯的防护罩系统工艺不良，内部摩擦力较大）。

防护罩系统的回复弹力增大，使用圆锯时向下施加的压力也同步增大，如只设计单手柄操作，不符合人体工学要求，操控体验较差。目前市场可见的小尺寸电圆锯辅助手柄均为圆锯前半部分的电机壳体和齿轮箱，其设计初衷源自于安全标准第19章机械危险：

19.105 手柄

对于质量小于6 kg的圆锯，如果电动机壳体形状合适，可被视作第二个手柄。

图6 小尺寸电圆锯外形

图6 为目前市场多见的小尺寸电圆锯外部形状。因其外形尺寸小巧，也仅有电机壳体和齿轮箱可以作为第二握持手柄，但是此种设计存在一定的安全隐患：未必满足最接近值限值的要求。

标准要求：从辅助手柄表面定义测量点到任何推荐的锯片切割区域最小直线距离应为120 mm。通常，采用增加距离、防护栏或挡板等方法可满足该要求，但由此而来必将导致工具的外形及尺寸增大。

从人体工学方面来看，电机机壳或齿轮箱并无突出区域，以此作为辅助手柄，其不足之处是手感较弱；且辅助手柄着力点的力臂较小，不利于操作者操作。

以电机机壳作为辅助手柄的抓持部位，极易遮挡进/出风口，对电机内部通风情况有一定的不良影响，且电机机壳与齿轮箱接近，两者运行时间过长均易发热，同样给操作者带来不适感。

3 改进设计

针对以上问题，考虑并设计独立辅助手柄，见图7，相比上述不足，具有以下优势：

图7 独立辅助手柄外形

1）确保机械危险的防护。在欧洲的机械指令和欧标中，考虑到无意识（unintentional）操作带来的危险，与第8章说明书要求“如两手都握住电锯，就不会被锯片伤害”不谋而合，独立成形的辅助手柄设计，避免了无意识（unintentional）因素，与机身（主手柄）相连的前部齿轮箱部位被设计为凸台，在使用中，可避免因向前推动工具时而意外滑向锯片的切割区域。

2）避免人身伤害。设置独立突出成形的辅助手柄，也同步增加辅助手柄到任何推荐的锯片切割区域的最小直线距离，同样可预防操作者手部因过于接近切割区域而引发的人身伤害。

3）更符合人体工学。在前端齿轮箱上部设计单独成形的辅助手柄，操作时，独立的辅助手柄经手部按压可有效稳定工具、减少反弹，帮助推动工具和辅助切割。

4 结论

安全标准是工业产品设计和制造必须遵循的框架和基础，设计者应考虑到所有标准和条款的限制与要求，结合人体工学和易操作等各方面需求，在诸多因素中找到平衡和最佳方案。从目前电动工具市场的相关产品情况来看，小尺寸电圆锯（140 mm或更小直径）独立辅助手柄设计可有效提升工具的安全等级，降低可能存在的人身伤害风险程度，但因其外形与传统产品有较大区别，随着体积增大，引发的销售、包装和运输成本也有所增加。市场是否接受，还有待于实际的检验。

[1]Electric motor-operated hand-held tools, transportable tools and lawn andgarden machinery-Safety-Part 1: General requirements:IEC 62841-1:2014 [S].

[2]Electric motor-operated hand-held tools, transportable tools and lawn andgarden machinery-Safety-Part 2-5: Particular requirements for hand-held circular saws:IEC 62841-2-5:2014 [S].

[3]全国电动工具标准化技术委员会.手持式、可移式电动工具和园林工具的安全第1部分：通用要求: GB 3883.1-2014[S].北京:中国标准出版社,2014.

[4]全国电动工具标准化技术委员会.手持式电动工具的安全第二部分圆锯和圆刀的专用要求:GB 3883.5-2007[S].北京:中国标准出版社，2007.

Design of Auxiliary Handle for Small-sizedElectric Circular Saw

Ding Chenming

(TÜV Rheinland (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai, 200070, China)

For the small-sized electric circular sawwith the blade diameter no more than 140 mm, based on the requirements of the safety standards, this paper developed the auxiliary handle design independently raised, in order to prevent potential mechanical hazard, avoid security risks and meetmore ergonomic requirements.

Electric tools, Circular saw, Handle, Safety standards, Ergonomics

TM08

A

1674-2796（2017）03-0020-04

2017-02-20

丁晨明（1982-）男，大学本科，主要从事产品安全测试、认证及产品检验服务工作。