台锯安全设计保护手指

发布时间：2008-12-15 来源:www.cechina.cn

　　过去七年, Stephen Gass 一直在法律、公司和技术竞争者面前坚持着，为他发明的皮肤感应台锯的生存同电动工具行业斗争，此外他正迫使社会重新考虑锯条事故预防标准。2006年6月28日下午，赞同者终于出现了。这距他发明这种皮肤感应台锯已将近七年了，从那时起，他就怀疑有没有人能真正看到他发明的仪器所蕴含的才智。这些年来，他从电动工具行业收到的反馈有漠不关心的，也有充满敌意的。他也从一个被否定的失败者，成为现在的电动工具行业的眼中钉。2006年之前，Gass自己也曾多次打算放弃。但是在6月的那一天，一切都改变了，有人支持他了。美国消费品安全委员会的工程师们对Gass的申请做出了回应，提议政府制定台锯强制安全标准。几天之后，该机构的委员做出了一个震惊电动工具行业的决定，他们同意了这个提议。他们看到了Gass的申请中所蕴含的才智。突然间，被否定的失败者成了红人，他现在拥有了强大的后盾。
　　“现在有一个公正的政府机关说这些电动锯极其危险，所以我确实有一种被平反的感觉。”Gass现在说。
　　这个决定对Gass的小作坊式的生意，即SawStop LLC公司没有太大影响。电动工具制造者在想其他办法来满足消费品安全委员会的要求，而不是用SawStop的技术。然而对Gass来说，与之前的前途不明、艰难的斗争相比，这已经是一个最大的胜利了。
　　1999年的一个下午，Gass坐在他的作坊里，找到了降低突发断指事故的方法，他引起了人们对习以为常的残忍现状的讨论和关注。这也是为什么他把消费品安全委员会的决定看成是一种认同的原因。
　　“我怀疑大型工具公司的管理人员将会非常不喜欢它，”他说。
　　艰难的开始
　　当Gass刚开始构思SawStop 时，他绝没有想到最终会和电动工具行业成为敌人。Gass今年42岁，1999年，当他在木匠铺闲逛时，“发明”的念头突然出现了。他曾是一个专利代理人，一直以来对木匠活有极大的兴趣，他想知道有没有办法能让以4000-rpm旋转的锯条在有不当操作时尽快停止以防止严重事故发生。获得了加利福尼亚大学圣地亚哥分校物理学博士学位的Gass开始考虑这个项目能用的感应方法。接近传感器？寻找血迹的光学传感器？测量锯振动的超声波传感器？在考虑了这些可能方案30多分钟后，他想到了另一种方法：电容。
　　“基本上这似乎是接触探测中最可靠的技术，”Gass回忆说。“因为人的身体有电容，这为它成为方案提供了可能。我认为如果在锯条上加上电压，人的身体接触锯条时将会占用一部分电压，那么锯条上的电压将会下降。”

Stephen Gass的SawStop 台锯能在千分之三秒内让转速达4,000-rpm 的锯片停止转动。

　　仅用了一周的时间，Gass就有了这个创意的大部分详细方案。30天以后，他完成了第一个原型。最开始，他用一根手指触摸锯条来测试原型。尽管测试证明了锯条会在一瞬间停止转动，他还是不知道这是否足够快以防止严重事故发生。Gass不知道在转速为4000-rpm的锯条停止转动的几微秒内会切入人体多深。为了找到这个答案，他得触摸锯齿。

　　“我想到了用热狗，结果效果很好，”Gass说。“这个方法便宜可行，并且没有抗议者来找你麻烦。”
　　在做这项研发时，Gass还是一个专利代理人。那时，他利用晚上的时间对他的技术进行改进和专利申请，最后授权给台锯制造商并索取一笔健康费。
　　“我当时并没有想开自己的台锯公司，所以我打电话给一个台锯制造商，”Gass回忆说。然而他惊讶地发现台锯制造商对此项技术授权毫无兴趣。他没有被挫折吓退，他和公司里的另外两个律师合伙雇了一个顾问对这项技术进行改进，使它看起来更像一个成品。该顾问来自加利福尼亚州Palo Alto的Function Engineering公司。Gass带着顾问做的三个新原型，参加了2000年的国际木工机械及家具展（IWF），这是一个工业展览会。
　　“我们当时认为参会人员会注意到它，然后要求制造商将它装在台锯上，这样制造商就需要我们的授权了，”Gass说。
　　参会人员的确注意到它了。尽管Gass只在亚特兰大的会展中心三楼一个偏僻的角落租了一个10 × 10ft的一个摊位，摊位前还是挤满了人。他们都想看热狗证明试验。每过三十分钟，Gass就得演示一次。一个行业编辑告诉Gass说他从没看到过这样的场面。“他告诉我们，这看起来就像我们在分发百元大钞一样，”Gass说。
　　战线拉长
　　受到IWF展会上参观者的鼓舞，又在2001受到了美国消费品安全委员会授予的安全奖，Gass和律师事务所的另两名同事决定全职进行产品授权。但是数月之后，他们发现电动工具行业的人对他们的技术并没有像IWF展会上的与会者那样有兴趣。
　　一个CEO来到Gass工厂总部，说了行业的形势，这让Gass感到震惊。“我们坐在一张小桌子边上，他说，‘你们得知道这个行业的人没有人喜欢你们，你们惹出大麻烦了。’”Gass回忆说。
　　作为一个代理人，Gass对行业形势深有感触，如果要引入类似Sawstop这样的新技术将需要投入巨额资金用于现有生产线的重组。
　　“这对于制造商来说不是一个简单的问题，”他解释说。“他们有台锯的整个生产线。一旦形势改变，那些没有用这项技术的制造商将会有很大的产品责任问题，人们会问，你卖给我们的台锯为什么没有这个？”

SawStop 保险丝（红色）气化后，它会释放压缩弹簧。当压缩弹簧释放后，
会让制动器掣子卡进锯齿上，这样就可以使锯片停止转动。

　　产品责任专家也暗示了行业人士对SawStop不支持的另一个原因。他们说，如今的台锯制造商并不对重大台锯事故负法律责任。这种情况下的一个潜规则就是“使用者自负风险，”他们说。
　　“大多数时候，这些法律案件在审判之前就被驳回了，因为法官同台锯制造商一样，也认为这是知道刀刃会伤人的成年人的行为，”辛辛那提大学法学院的法律学教授和产品责任专家James T. O'Reilly说。

　　Gass认为“使用者自负风险”的法律架构影响了台锯制造商采取新的安全技术的动力。Gass说：“电动工具公司不对事故进行赔偿，因为我们都有医疗保险和公司保险。如果（电动工具）制造商必须赔付，这项技术早就在台锯上推广了。”
　　但是电动工具行业对此有截然不同的观点。行业代表列举SawStop还存在太多技术问题，包括SawStop的“错误判断”太多或者“不良运转”太高，锯片制动后更换卡头的成本，以及很难切割导电性材料，例如潮湿的木材。而且Gass对每个卖出的锯片要求8%的特许使用费，他们认为这太荒谬了。
　　随着战线延伸到此类问题，SawStop LLC和该行业进入一种敌对状态。在2003年，由电动工具产业协会牵头，向美国消费者产品安全委员会申请成立一个合资机构，该机构包括Black & Decker Corp., Hitachi Koki U.S.A. Ltd., Robert Bosch Tools Corp. 以及其他公司。该机构的目的是：开发一种避免锯片接触伤害的技术，建立自己的皮肤感应系统。
　　与此同时，SawStop LLC增加了投入，通过美国消费者产品安全委员会起草了一个联邦强制规定，让台锯采用新的性能标准，SawStop可能满足这一标准。
　　SawStop技术的对头（包括电动工具产业协会和美国保险商实验所）向消费者产品安全委员会提交了一份很长的评论报告，希望代理机构驳回SawStop的申请。报告很多地方提到了SawStop的技术缺陷以及担心SawStop LLC垄断这一技术。
　　改变现状
　　不过，经过长达3年的技术分析和不时发生的公共讨论，代理机构在6月份批准了Gass的申请，开始实施一系列复杂的司法程序。电动工具行业对形势的逆转反应冷淡，预言这没有什么作用。
　　“从司法角度上说，在当时它对行业没什么影响，也不会改变任何东西，” Daniel Lanier称，他是电动工具行业负责产品责任案例的律师。“它并不意味着未来所有台锯都要采用SawStop技术。”实际上美国消费者产品安全委员会的代表们声明政策制定的程序有好几个复杂的过程，“可能需要数年。”他们还说让代理机构强制执行安全标准的情况很少发生，一般更倾向于让行业在推荐标准上达成一致意见。专家称其实行业协会会尽力协助建立推荐标准，这样就不必采用SawStop技术。
　　就在双方等待政策制定的程序时，一些大型台锯制造商在继续研发新的安全技术，他们希望这些技术能符合将来任何可能出现的新标准。他们的合资机构（这一合资机构到目前为止已经成立3年了）称他们已经开发出一套改良的机械保护装置，这是一个免受锯片伤害系统“有些像SawStop”，一位发言人称。
　　Gass称合资机构是该行业针对他进行的另外一场战争。
　　不过美国消费者产品安全委员会最近决定批准他的申请，他备受鼓舞，称这决定是个转折点。
　　“它表明现状将会改变，” Gass说，“最可能的结果之一是为那些手指被切掉的人的辩护的律师可以援引这一决定表明台锯是有缺陷的。”
　　然而与此同时还时常发生台锯伤人事故。其中很多事故由雇主和保险公司赔付。Gerald Wheeler是一个Little Rock-based厨门制造商，他的一个员工被SawStop挽救过。他说在购买皮肤感应台锯之前，他有两个员工被锯掉手指，他为此支付了95,000美元。Wheeler说，通过购买高成本的SawStop型台锯，他节省了开支，因为不必支付事故赔偿费了。受这些成功案例的鼓舞，Gass称他将继续生产这种锯。在今年晚些时候公司计划大量生产承包商型号的台锯。公司还称它将把这种皮肤感应技术应用到圆锯，带锯和斜切锯。
　　对Gass而言，他目前的工作不像六年前那样赚钱了，那时他是一个专利代理律师。他和他的合伙人目前的工资是以前的三分之一。
　　不过他们仍将继续努力下去，制造他们自己的锯和那些大型生产商直接竞争。公司的创办人希望最终消费者要求更安全的产品会有助于他们公司的成长同时强制该行业采取新的安全措施。“我们这么做并不是为了赚钱，” Gass总结说。“我们这么做是因为我们乐意。”
　　大拇指保住了
　　Carl Seymour甚至能在飞转锯片的呜呜声中听到“砰”的一声。他碰到锯片了，他感觉到左手大拇指被碰到了。作为一个有着12年木工经验的老手，Seymour清楚这意味着什么，他本能地用另外一只完好的手把受伤的部位紧紧捂住，并冲向最近的洗手间，此时他心中充满恐惧。
 “我在那里捂着大拇指有两三分钟，祈祷它没有被切掉，” Seymour回忆去年三月份发生的这起事故。“我看到鲜血从我的指头缝流出，不过我放开手看了一下，它还没有被切掉。”
　　令Seymour惊讶万分的是，大拇指几乎完好无损，很牢靠地连在手上，并没有露出骨头。他擦掉血迹，发现伤口跟被纸划伤差不多，伤口甚至都不要缝合。

　　“他放开手看了一下，顿时高兴得又蹦又跳，” Gerald Wheeler说，他是Cabinet Door Shop (Little Rock, AR)的合伙创办人，Seymour就在这里工作。“锯片仅仅切开了皮肤最外面的组织。” Seymour的拇指保住了，不过这不是因为他反应快或者运气好，而是因为Cabinet Door Shop公司的SawStop 台锯感应到了肉和木头的不同，在锯齿把Seymour的韧带骨头切掉之前迅速让锯片停止旋转并缩回到锯柜。
　　这项技术的发明者SawStop LLC公司统计它已经52次避免用户受到伤害，不过52次跟每年发生的此类事故数量相比几乎微不足道。公司目前在该领域的销售量为2,000个，它希望在2006年能卖出3,000个。
　　“毫无疑问有了这项技术将会有更多的人免受伤害，” Wheeler称。他的一些雇员在过去被切掉过手指。“令人沮丧的是这么好的技术居然鲜有问津。”

SawStop是如何保住手指的
　　在开发SawStop的过程中，发明者Steve Gass主要面临两个挑战：感知到肌肉和迅速让转速为4,000-rpm的锯片停止旋转。
　　为了让该部件能感知到接触到了肌肉，它采用了一个信号发生器来感应台锯上500kHz正弦电流。当木工碰到锯片，手指“成为盘片的一部分，” Gass说。连接在锯片上作为传感器的一个电极通过电线把信号传送到电子线路中。在电子线路中，一个带有模数转换器的TI公司的 Digital Signal Processor (DSP)会将模拟信号转换为数字信号。DSP每6微秒对锯片上的电压进行采样，“检查”电压是否有下降特征，如果有就表明人体把锯片的一部分电流导出了。

每６ 微秒，T I 公司的TMS320F2801 DSP对锯片的电压进行一次采样。
“检查”电压是否有下降特征，如果有就表明人体把锯片的一部分电流导出了。

　　“在这里我们用到了我们的软件算法，把电压的幅值看作时间的函数，” Gass解释道。
　　算法要寻找的一个特征是电压急剧的下降，因为锯齿不断切割皮肤和含盐分的湿润组织，这些组织的导电性更高（因为导电性提高，更多的电流从锯片导出）。通过感知电压随时间的变化，系统判断电容并确定锯片是否碰到了肌肉。
　　让锯片停止就是另外一个问题，锯片转速太快因此要迅速停止锯片就更加不容易。“你要在千分之几秒钟内让锯片停止，否则一切都晚了，” Gass说。为了做到这一点，Gass使用了一个压缩弹簧，由一条0.01英寸的保险丝拉住。当DSP发现肌肉时，它向电容器急剧放电，在百万分之十五秒内让保险丝气化。保险丝气化后，释放弹簧使锯片停止转动。
　　Gass称锯片一般会在千分之三秒内停止转动。“我们52次让用户免受伤害，”他说。“他们绝大多数只是受了点轻微的皮外伤。”