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依人体工程学设计的手电钻.PDF

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依人体工程学设计的手电钻.PDF

电带,县,依人体工程学设计的手电钻依人体工程学设计的手电钻束苇美国乔治希林杰先生于年月申请中国发明专利,川年月由中华人民共和国专利局公告授权。该号发明专利,为一种具有手部、手腕和前手臂支撑体的手电钻。其依照人体工程学原理设计,可降低因重复使用造成的伤害及累积性外伤的发生率。此发明的基本设计也可应用于其他类似电动或气动手工具上。,设计的人体工程学依据近期科学研究表明,许多手工具及类似装置本身对使用者所造成的伤害远比因意外或使用不当所造成的伤害来得严重。例如健鞘炎、扳机指、腕小管综合症,以及因血循环不良、振动引起的白指和网球肘等伤害,就是因为长时间重复使用未依人体工程学设计的工具所造成的。钻、锯、砂磨机等动力手工具,如果外壳、手把或握柄设计得不平衡,将无法补偿操作者手部、手腕和前手臂仅有的甚至欠缺的支撑力,使得该工具无法以安全握持方式长时间使用。使用时,由于工具的重量和振动,因支撑工具重量的手腕和前手臂力量不足,导致手部在手腕的位置自然弯曲,长时间就会引起多种潜在的工作伤害。为了分析这些潜在伤害的原因,必须了解手部、手腕和前手臂的结构关系以及使用工具期间所施力量的情况。如图尸沂示,手部包括骨骼、动脉、神经、韧带、键等,结构复杂。手指是依靠前手臂里的肌肉而弯曲,这些肌肉由通过手腕里一管道的触而连接到手指。该管道一边由手背骨骼而另一边由横向腕骨韧带屈肌支持带所形成,生成的管道称为腕小管。许多解剖学上脆弱的结构如挠骨动脉、挠骨神经即穿过此管。沿着横向腕骨韧带的外侧是尺骨动脉和尺骨神经,该动脉和神经从手腕内一块称为豌豆骨的旁边通过。手腕的骨骼是连接到前手臂的两根长骨,即尺骨和挠骨。挠骨连接到手腕的拇指边,尺骨则连接到小指边。手腕关节的构造使手部能够呈中间位置并仅能在两平面内移动,两平面彼此呈一。,如图所示。哗攒鄂一手指一腕骨韧带一挠骨动脉挠骨神经触一前手臂一手腕一尺骨动脉一豌豆骨一尺骨神经手部解剖平面图图手腕关节绕两轴移动的情形第一移动平面允许掌侧弯曲,或呈反方向的背侧弯曲第二平面是由手部的尺骨侧偏向和挠骨侧偏向所组成。前手臂的尺骨和挠骨连接到前手臂上部的脓骨,肚二头肌则连接到挠骨。当前手臂展开时,脓二头肌会强力拉住挠骨而顶住脓骨,这一动作会在关节内部造成摩擦并产生热。脓二头肌本身是前手臂的屈肌,同时也是腕部的向外转一一依人休工程学设计的手电钻肌每当前手臂在肘部位置弯曲明护而手腕向外转动时,肤二头肌就会收缩并鼓起。此动作使工具操作者必须要有足够的支撑力,才能维持工具于固定高度。此外,在使用任何手工具时,常需使手部同时向内转的动作,以控制工具。这类重复性动作,将对使用者造成伤害。腿鞘炎。手指的屈肌键通过手腕的腕小管,当手腕与前手臂相齐时,伤害的机会较小。但当手腕弯曲时,问题就会发生,特别是在掌侧弯曲或尺骨侧偏向时,或两者都有的情况下尤为严重。长期如此,会使腕小管中呈弯曲隆起的键发炎,即键鞘炎。扳机指。是另一种键鞘炎,特征是患者能够将手指弯曲但无法主动展开,必须以被动方式伸直,伸直时可听到咔嗒之声。这是在有不当应力施于手部、手腕和前手臂的情况下过度使用食指以操纵扳动开关而造成的。降低这种伤害的最好办法是利用拇指或中指而非食指操作扳动开关,但在实际中并不可行。拇指是唯一一支被完全位于手掌内部强而短的肌肉所弯曲、外转并对立的手指。为适当控制某些手工具的动作方向,使用者应以拇指抓住工具并支撑其重量。腕小管综合症。是因正中神经在通过手腕腕小管的部位受到伤害所致。其症状包括麻木缺乏感觉和握持力,最后造成肌肉萎缩并丧失手部功能。此病症发生情况,女性比男性多一暗,显示了男女之间生理结构上的差异,或表示女性所从事的工作比较需要有重复弯曲手腕的动作。使用手工具时,通常应避免如图所示的尺骨侧偏向和挠骨侧偏向。挠骨侧偏向是使用手工具时连带产生的另一种会造成伤害的动作,此动作在合并有掌侧弯曲及背侧弯曲时,会增加肘部挠骨头端及脓骨小头之间的压力。如果利用一种接有支撑体的工具,使该支撑体在工具使用时作为维持手部、手腕和前手臂平直状态的平面时,即可防止这些伤害性动作。此外,应将手把设计成符合手部自然角度倾斜的略向上前倾斜状态而且接触奄考声妾面积足够大,这样可把工具重量所带来的伤害性影响分散到较大面积,并将某些应力导向较不敏感的部位,如拇指与食指之间的较强组织。本发明手电钻,钻头的纵轴与前手臂和握持壳体手把的拳头所形成的纵轴呈对齐状态此纵向对齐设计连同手部、手腕和前手臂支撑体,可防止手部和手腕之间不正常的角向移位和旋转移位,并有助于降低上述问题到最低程度。这是由于本发明可消除使用工具时手腕弯曲所生成的过多应力,并在需要操动扳机时把必要的力导向食指。手电钻的基本结构本发明手电钻的基本结构如图所示,由壳体、电动机、电池盒、旋转灯、钻头存放器、钻夹头钥匙存放槽、手把,以及手部、手腕和前手臂支撑体等组成。立体图必、二呱曰曰曰曰曰一一乞一二二侧视图甲后视图图设有伸缩式支撑体及钻头容器的手电钻一壳体一隔室一散热孔一输电插座一电池盒一电池一手把一支撑体一钻头存放抽展一电源开关一反转开关一钻夹头钥匙放置槽一钻夹头一灯光开关一旋转灯一旋转件壳体宜纵向分成两半以便制造与组装,可用耐冲击性的塑料或金属制成。壳体内装有可正反转的一。电动机,由开关,、一控伟,。电动一一电带,县。。,机具有一驱动轴,以带动钻夹头旋转。电池盒位于壳体上方的后部装有至少一个可充电电池,背面设有一防潮盖。电池前端有一插柱,可插接于输电插座上。按压电源开关,即能向电动机供应电能。壳体的上前方设有一旋转灯,其旋转由销及螺栓组成的旋转件所形成。旋转件水平穿插于灯具保护罩的背部,使灯能以选定的位置栓紧,将灯光聚集在钻头末端或工作区。灯具的照明由灯光开关控制。图为本发明手电钻的电路方块图。依人体工程学设计的手电钻图手把截面图图手把截面图灯灯光开关关关电探开关关电动机机机电路路路路路路电池池口口口口口口口口口刀刀刀曰曰曰曰曰曰曰曰反反转开关关扣图手电钻的电路方块图壳体的底面上方有一纵向抽屉楷,可插入滑动抽屉,用于存放备用的钻头或类似物件。壳体的左侧面或右侧面则有一实用的隔室,可用于收藏小型的钻头或其他备件,外设一弹簧的枢转门。此外,在壳体的背面还设有一钻夹头钥匙放置槽。这些设置为使用者提供了很多方便。手把的角度略向前倾,当手电钻在运转时能补偿手部正常而带有角度的移位。手把包括具有手指轮廓表面的前部和弹性的背部,有助于操作者舒适地握持。如图所示,在手把前部的后表面,其纵向各端设有一突部,而在两突部与后表面之间用粘着剂粘附一弹性的背部。为使弹性背部在磨损时易于更换手把也可如图所示设计,沿着前部的低侧缘及接近平坦的后表面之处设一纵向延伸楷,在弹性背部朝内的表面则以接合件接设一金属支撑件及弹簧组合,其各端具有一大小可套入延伸槽的翼部。在手把的前部近中央处装有电源开关,可用中指轻易地按压。手支撑体的设计本发明手电钻的人体工程等设计,以手部、手腕和前手臂支撑体的设里为特征,使工具特别适用于钻凿垂直于手部、手腕和前手嘴的工件。支撑体的设计,提供了伸缩式、插装式和旋接式三种方案。,伸缩式支撑体设有伸缩式支撑体的手电钻如图所示。图为这种手电钻支撑体处于收缩位里时的部份侧视截面图。支撑体自前端向上延伸有一突部,其大小适于滑动套入纵向支撑体格内。此槽的中间处有一支撑体阻挡部,当支律体展开时,用以挡住突部,并使支撑体留在梢内。当支撑体收缩时,其后端则与壳体的背面平齐。支撑体具有一凹表面,适宜于前手臂靠置,而且在近后端有一横向支撑凹槽,可供调整式手臂插入。图设有伸缩式支撑体手电钻的部份侧视图一壳体一手把一支撑体一滑动抽屉一支撑体槽一支撑体阻档部即一钻头该伸缩式支撑体具有足够的长度,以提供适当的支撑效果。但在某些情况下,可能需要加长支撑体的纵向长度,以对前手臂提供进一步的支撑作用。为此可用图所示的加长件。加长件的上表面的形状,可提供符合人体工程学的支撑效果。其前端有一凹楷,大小为可容纳支撑体的后端。为进一步提升加长件的一一依人体工程学设计的手电钻二二巴二二二二二二之二二二二二二实用性,可将支撑前手臂的可调式手臂带通过钩子或固定环接上去。电衡声县一二,一,,口口口口口脚鹭鹭〔〔〔匕匕匕匕图支撑体加长件卜阴槽一手臂带一钩子或固定环擂装式支撑体图设有旋接式支撑体的手电钻一壳体一手把一支撑体中央穿设有一螺栓孔见图。尸试试目目口一一挂挂图设有插装式支撑体的手电钻一壳体一支撑体滑动抽屉一固定件插装式支撑体在手电钻不用时可拆下。如图所示,在手电钻壳体下方背部有一向内延伸的支撑体槽,支撑体前部正好能滑动插入,通过固定件引海支撑体固定。如图晰示,此固定件有一大致位于中心且与支撑体楷对齐的侧边螺栓孔,支撑体也穿设有侧边螺栓孔。当支摔体完全插入槽时,螺栓孔与对齐,将螺栓插入孔内,用具有冀缘的螺帽栓紧,就能将支撑体固定在手电钻上。图支撑体固定件为提高支禅体的适用性,可用金属来制造。该金属在受热时可被定形为适合操作者手部,手腕和前手臂的形状。旋接式支撑体设有旋接式支撑体的手电钻如图所示。该手电钻壳体下表面向上延伸部的后表面与壳体背面位于同一平面上,延伸部的图支撑体收缩时侧视图图支撑体分叉部顶面图支撑体包括后端、前端及分叉部,且穿设有螺栓孔见图。分叉部的大小是能以滑动插入壳体的向上延伸部。若以此方式插入,则螺旋孔与呈对齐状态。为了将分叉部旋转固定在延伸部上,可将螺栓,插入和两孔中,并用一冀缘螺帽栓紧。这样,支撑体就固定在壳体上了。支撑体可置于向外的位置如图,也可旋绕着螺栓向内旋转,抵住壳体的下表面,这时为固定支撑体,在壳体下表面近前端处设一阴单子,而在支撑体下表面近后端处则设一阳单子,当支摔体旋绕着螺栓向内旋转时,阳单子就会顶住阴单子,将支撑体固定到手电钻壳体上。后语上述三种支撑体,当呈展开状态时,则手部、手腕和前手臂的纵轴大致与插入手电钻钻夹头的钻头对齐参见图、。此对齐状有助于预防或降低前述种种病症的发生。值得探讨的是手电钻设置了支撑体,且能将钻头、钻夹头钥匙等物件存放于机内,势必增加了工具本身的重量,是否也会生成对操作者手部的不利因素但作为一种设计构想,这种以人为本的思路,对我们还是有所启迪的。一弓一

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