专利名称：改进的剪切工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属加工领域并且属于切割工具，特别是用于剪切金属及其他板材用以制造零件和系统的改进的方法和装置。
背景技术：
在金属加工工艺中，使用剪切工具进行金属的或其他板材的剪切是一种很普通的操作。剪切的制品常用作其他生产工艺的部件。有些情况下，剪切的部件就作为最终工件，不再进行加工。剪切操作具有一定的危险，根据作业的大小和剪切设备的类型，都具有一些必须遵守的规则以保证操作中的安全。例如，当前工艺的手工剪，使用者抓着常用的剪切工具，并在工件上进行剪切动作，他或她的手始终位于或接近于工件的材料切割平面，因此妨碍了正在切割的材料。通常都需要厚重的手套来防止新剪切出的材料边缘的伤害，而且在生产区域操作剪切工具时，还需要眼镜来保护操作者的眼睛。
私下地说，剪切操作者在剪切操作过程中使用了各种他或她认为是足够的防护措施。但是结果证明在金属加工工业和私人作坊中，都还由于剪切操作事故常会发生划破并有时有更严重的伤害，例如意外的切断。
因此，很显然需要一种改进的剪切装置，可以让使用者将他或她的手保持为高于剪切工具切割表面的路径或者高于被剪切材料的锋利的边缘。这种改进装置可以减少伤害，并会提供更多的方向自由以穿过被剪切材料。
发明内容
在本发明的较佳实施例中提供了一种剪切工具，包括支点轴，刚性附着在支点轴上的第一刀刃，同样刚性附着在支点轴上的第一元件，并且在支点轴上与第一刀刃间隔开，第二刀刃与第二元件邻接，第二刀刃的刀刃一端在支点轴上枢轴旋转，并且在第一刀刃和第一元件的附着位置之间，这样第一和第二元件的相对旋转造成了第一和第二刀刃的相对旋转，从而产生剪切动作。
在一些较佳实施例中，第一元件是剪切工具的框架元件，而第二元件为与连杆或手柄，在支点的刀刃侧面一点处与第二刀刃邻接，使得切割材料在操作元件和使用者手的下方流过。同样在一些实施例中，第二元件为邻接的连杆和手柄，它们布置为使得向着框架元件推动手柄，可以提供相对的旋转，从而产生剪切动作。在又一些实施例中，第一元件为剪切工具的框架元件，而第二元件为与连杆或手柄，在刀刃的一端与第二刀刃邻接，并绕支点轴枢轴转动。在另一些实施例中，第二元件为多连杆组合的一部分，用来为在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。
在有些情况下，第一元件包括与第一手柄邻接的第一连杆，第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，而且第二连杆在支点的刀刃侧面上离开绕支点轴枢轴转动的那一端连接着第二刀刃。同样在有些情况下，第二连杆在枢轴连接着支点轴的那一端连接着第二刀刃。
仍是在其他实施例中，第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，并且第一元件为多连杆组合的一部分，连接在第一手柄上，用来为在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。在进一步的实施例中，用动力单元提供第一和第二刀刃之间的相对旋转。
本发明的另一个方面，提供了一种剪切板材的方法，包括的步骤有(a)将第一刀刃刚性附着在支点轴上；(b)将第一元件刚性附着在支点轴上，其在轴上的位置使第一刀刃和第一元件之间留出间隙；(c)将邻接着第二元件的第二刀刃，在刀刃的第一端可枢轴转动地安装支点轴上，并且装在第一刀刃和第一元件之间的间隙中；以及(d)相对第一元件旋转第二元件，造成第一和第二刀刃之间的相对旋转从而剪切板材。
在较佳实施例中，第一元件为剪切工具的框架元件，而第二元件为在支点刀刃侧面邻接着第二刀刃的一个连杆或手柄。同样在有些实施例中，第二元件为邻接的连杆，端部为手柄，这样布置使得向着框架元件推动手柄，可以提供相对的旋转，从而剪切板材。在又一些实施例中，第一元件为剪切工具的框架元件，而第二元件为连杆或手柄，在刀刃的与支点轴枢轴连接的第一端，与第二刀刃邻接。
在本发明的其他实施例中，第二元件是多连杆组合的一部分，用来为在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。在又一些实施例中，第一元件包括与第一手柄邻接的第一连杆，第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，且第二连杆在支点的刀刃侧面上一点连接着第二刀刃。
在有些情况下，第二连杆在枢轴连接支点轴的第一端连接着第二刀刃。在又一些情况下，第二元件包括与第二手柄相邻接的第二连杆，而第一元件为多连杆组合的一部分，连接着第一手柄，用以在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。其他情况下，具有使用动力单元的步骤，从而造成第一和第二刀刃之间的相对旋转。
下面将尽可能详细叙述本发明的具体实施例，首先提供的剪切工具可以剪切所有种类的板材，并具有实质上改进的功能和安全性。
图1a为根据本发明的一个实施例的剪切装置一部分的远视图。
图1b为根据本发明的一个实施例的剪切装置的另一部分的正视图。
图1c为根据本发明的一个实施例的剪切工具的设计正视图。
图2a为根据本发明的一个可选实施例的剪切工具的正视图。
图2b为根据本发明的另一个可选实施例的剪切工具的正视图。
图2c为根据本发明的又一个可选实施例的剪切工具的正视图。
具体实施例方式
发明人在本发明的较佳实施例中，提供了一种剪切设备，使得操作者者可以进行材料切割，而在切割过程中不需要将他或她的手靠近切割平面或者放在切割材料的路径上。
本发明实施例的核心概念包括相对的剪切刃的支点。典型的剪切设备或装置为销或轴，设备的刀刃以它为枢轴相对转动。在本发明的实施例中，剪切装置的手柄、连杆或主体，在支点销的一端刚性固定到支点销上，第一剪切刃同样地固定到支点销上，在与手柄、连杆或主体相反的那端。在手柄、连杆或主体和固定的刀刃刚性安装在销上的位置之间，在销的长度上，第二刀刃绕其相对第一刀刃转动。第二手柄或手柄连杆附着在第二刀刃的一端上，与绕支点销转动的一端相反的那一端，而第一手柄、连杆或主体相对第二连杆或手柄的运动造成了刀刃的相对移动而产生了剪切动作。
图1a为本发明一较佳实施例中剪切装置的一部分的远视图。剪切装置的该部分与本发明的许多实施例一样，并可以用于许多不同的剪切装置，可以是手动的和动力装置驱动的。
图1a中支点销112连接着手柄、连杆和主体114以及剪切刃113。它们都是以刚性的方式连接在支点销112上，以防止销和刀刃113或部件114中某一个之间的相对旋转。在部件114和刚性附着的刀刃113之间留出了间隔115。在不同的实施例中可以使用不同的附着方法，例如压力配合、焊接、熔接、以及类似的方法。在这个实施例中，刀刃113是用螺母116紧固。
部件114和刀刃113之间的间隙115是用于第二刀刃的可旋转安装，这样第二刀刃可以附着在连杆和其他元件上并且使它可绕销112相对固定的刀刃113旋转。
图1b示出了邻近元件117，包括刀刃118和连杆121，是用于将可旋转刀刃与操作元件相结合的多种布置中的一种。刀刃118一端具有轴承通孔119，其尺寸可以在图1a中的支点销112上自由旋转，而连杆121与刀刃118相连接，在与绕支点销转动的一端相反的刀刃的另一端。将操作元件(这种情况下是连杆121)连接在支点的刀刃前部，迫使切割材料在操作元件和使用者的手下面流过。
在本发明的实施例中，结合元件117，或相同元件，装配了孔119，在间隙115中与支点销(图1a)相啮合。提供手柄122用于操作，就是说，使得刀刃118在支点销上旋转，这就使得成对的刀刃沿着各自的切割线啮合。在本发明的不同实施例中，操作元件也可以在沿着支点的刀刃前部任何不同的位置附着在枢转连杆上。附着并非必须在刀刃的端部。
下面将详细叙述关于图1a和1b的不同效仿实施例的可能的细节。将会看到，所叙述的独特的布置可以让使用者的手在切割操作区之上，操作时在切开的零件之上。
图1c是根据本发明一个实施例的工具100的正视图。剪切工具100为高手剪切工具，就是说当操作者用工具100剪切时，操作者的手的位置总是高于材料平面和剪切工具的切割路径。在本实施例中，剪切工具100具有主体107，包括两半，该试图中只示出了其中一半，从而可示出工具100的内部构成。主体107典型地由耐久材料制成，例如用钢、铝或其他耐久金属或塑料材料。
剪切工具100具有下剪切刃102，相对主体107作为固定剪切刃。刃102类似图1a中的刃113，而主体107类似图1a中的元件或部件114。它们都固定在支点销101上，类似图1a中的销112。
上剪切刃105作为可移动剪切刃，类似图1b中的刃118。操作时，上部刃105向下部刃102移动，从而提供切割或剪切动作。上剪切刃105可绕枢轴转动地，也就是可旋转地安装在轴承杆101上，与刃102邻近。
上剪切刃105连着连杆111，连接在刃105的远离枢轴端的那端上，且连杆111靠连接销109a可枢轴旋转地附着在中间连杆上。而中间臂110靠连接销109b可枢轴旋转地附着在手柄104上。手柄104可枢轴旋转地附着在剪切主体107上，也是靠连接销109c。连接销109a-c可以是任何类型的典型的销钉紧固，用于连接可旋转臂或连杆，连杆长度要足够耐用以承受剪切力。
使用者用指头穿过手柄中的开口抓住主体107和手柄104，向着主体107闭合手柄104进行操作，使得连杆111逆时针转动，也转动了刃105。刃105相对固定的邻近刃102的旋转产生了剪切动作。
剪切刃105、臂111和107及手柄104的实线边界，表现了在施力产生剪切动作之前的打开位置。这些相同的构件用虚线边界表示了在施加足够的力剪切工件之后系统的位置。没有示出剪切的材料或要被剪切的材料，以避免图中混乱。尽管没有特别示出，在某些实施例中，通过使用一个或多个弹簧以保持剪切工具100的打开位置。
清楚地看出，使用者的手就在切割动作和被剪切材料的上方。在这个以及其他实施例中，材料脚106作为主体的一部分，或者刚性的附着在主体上，进一步确保材料保持在使用者手的下方。
在有些情况下，很大程度依赖于要切割的材料的特性，弹簧的动作不足以在切割后打开剪切刃。由于这个原因，在许多实施例中，图1c中用近似虚线轮廓表示的凸缘124，从主体107延伸至主体的一侧和两侧。有了这个附加体，使用者可以将拇指钩在凸缘下以获得杠杆作用，从而根据需要打开刀刃。
图2a是根据本发明一个可选实施例的剪切工具200的正视图。剪切工具200，像工具100一样，是手动操作切割工具。然而，在这个实施例工具200中，具有与许多手持剪切工具相同的打开设计，而工具100和200都具有例外的独特的特征。剪切工具200具有底部剪切刃201，固定附着在轴承杆207上，就像图1中设备的刀刃102固定附着在轴101上。连杆204同样固定地附着在轴207上，类似图1c的连杆11。刀刃201和连杆204间隔开附着在轴207上，就像图1a中的刀刃113和框架元件114，留出刀刃202的间隙作为连杆203的邻接部件，可绕枢轴转动地安装在轴207上，在刀刃201和连杆204之间，这样刀刃的切割边缘邻近配合。
连杆203延伸至邻近的手柄206。带有手柄205的第二连杆可枢轴旋转地附着在连杆203的枢轴211上，并且通过中间连杆212的枢轴210a和210b连在连杆204上。另外还具有类似图1c中的脚106的材料脚208。
使用者抓持手柄205和206并将其合在一起，使得刀刃201合202相对旋转，产生刀刃的剪切动作。再次，固定的并且可枢轴旋转的刀刃的这种独特的布置，使得使用者的手位于被剪切材料上方并远离被剪切材料，而脚208有助于其分离。
图2b也是使用了图1a和图1b中的元件和布置的剪切工具的另一实施例的正视图。在这个实施例中剪切工具213的实现并没有使用图1c和2a的实施例中的复合连杆机构。刀刃214固定附着在轴215上，同样地连杆218具有手柄219。刀刃216，邻接着具有手柄220的连杆217，绕轴215枢轴转动。相对于上面所说的具有复合连杆机构的实施例，这种布置具有较少的机械增益，但具有设计简单的优点。再次使用如前所说的固定的并且可以枢轴转动的刀刃的同样布置，就像上面图1a和1b中所说的，以及上面关于图1c和2a的具体实施例所说的。
图2c也是本发明的另一实施例剪切工具221的正视图。在这个实施例中，第一刀刃固定在刀刃枢转轴上，而第一连杆和手柄也固定在同样的轴上，但是要间隔开间隙用于第二刀刃和连杆或手柄在同样的轴上枢轴转动，这种如图1a所示的第一刀刃的独特布置被保留。不同之处在于，在这个特别实施例中，第二刀刃与第二连杆和手柄邻接，但是位置是在刀刃的后面，而不是上面所述的实施例中那样在刀刃的顶部。在剪切相对柔软的材料，例如布、皮革和其他类似物时，这个实施例是特别有用的。
参考图3c，刀刃222刚性附着在轴223上，同样连杆224的端部是手柄225。连杆224与刀刃222间隔开附着在轴223上，如同图1a中所示的那样，其中刀刃222类似刀刃116，而连杆224类似元件114。邻接的刀刃226、连杆227和手柄228在刀刃222和连杆224的附着点之间绕枢轴223转动。这种布置，以及连杆和手柄元件的形状，促使剪切操作时操作者的手留在剪切点的上方。
在上述的参考图1a至2c的本发明的所有实施例中，新颖的布置是，枢转轴具有两个固定的元件，有一个是刀刃，并且它们在轴上间隔开，以使另一个刀刃元件在它们之间枢轴转动。因为在这些实施例中手和腕都位于工件上方，所以它们都远离了材料新切割出的锋利的边缘，从而减小了被割到的可能。
在上面所说的手动操作的实施例中，使用本发明的高手剪切工具，操作者的手和腕具有更多的移动自由，因为它们位于工件的上方，并且将不再限制在板材新切割边缘附近或之间的空间。更好的控制工件结果包括更精确的切割。另外，通过该剪切工具可以给被剪切材料施加更多的力，因为操作者的手和腕不再需要以限定的角度在被切割的材料边缘附近或之间进行工作。
本发明的装置可以用于手动操作的剪切工具，就像前面所说的，也可以用于动力驱动剪切工具。在可选实施例中动力驱动的工具可以采用不同的执行机构提供动力，以提供设备刀刃的相对旋转和动作，同时保留在此详细叙述的新颖的布置。本发明的装置在实施中应当包括最广泛的范围。本发明的精髓和范围只由后面的权利要求所限定。
权利要求
1.一种剪切工具，包括支点轴；第一刀刃，刚性附着在支点轴上；第一元件，也刚性附着在支点轴上，并且在轴上与第一刀刃间隔开；以及第二刀刃，与第一元件邻接，该第二刀刃在刀刃的一端枢轴连接在支点轴上，并且是在第一刀刃和第一元件的附着位置之间，这样第一和第二元件的相对旋转造成了第一和第二刀刃的相对旋转，产生了剪切动作。
2.如权利要求1所述的工具，其特征在于该第一元件是剪切工具的框架元件，而该第二元件是连杆或手柄，在支点的刀刃侧上的一点处，与第二刀刃邻接，使得切割材料在操作元件和使用者手的下方流过。
3.如权利要求2所述的工具，其特征在于该第二元件是邻接的连杆和手柄，布置为使得向着框架元件推动手柄，会提供相对的旋转而产生剪切动作。
4.如权利要求1所述的工具，其特征在于该第一元件是剪切工具的框架元件，而该第二元件是连杆或手柄，在刀刃的枢轴连接着支点轴的那一端，与第二刀刃邻接。
5.如权利要求2所述的工具，其特征在于该第二元件是多连杆组合的一部分，用来为在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。
6.如权利要求1所述的工具，其特征在于该第一元件包括与第一手柄邻接的第一连杆，第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，而且第二连杆在支点的刀刃侧面上离开绕支点轴枢轴转动的那一端连接着第二刀刃。
7.如权利要求6所述的工具，其特征在于该第二连杆在枢轴连接着支点轴的那一端连接着第二刀刃。
8.如权利要求1所述的工具，其特征在于该第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，并且第一元件为多连杆组合的一部分，连接在第一手柄上，用来为在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。
9.如权利要求1所述的工具，还包括动力单元以提供第一和第二刀刃之间的相对旋转。
10.一种剪切板材的方法，包括的步骤有(a)将第一刀刃刚性附着在支点轴上；(b)将第一元件刚性附着在支点轴上，其在轴上的位置使第一刀刃和第一元件之间留出间隙；(c)将邻接着第二元件的第二刀刃，在刀刃的第一端可枢轴转动地安装在支点轴上，并且在第一刀刃和第一元件之间的间隙中；以及(d)相对第一元件旋转第二元件，造成第一和第二刀刃之间的相对旋转从而剪切板材。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于该第一元件是剪切工具的框架元件，而该第二元件是连杆或手柄中的一种，在支点的刀刃侧上的一点处与第二刀刃邻接。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于该第二元件为邻接的连杆，端部为手柄，这样布置使得向着框架元件推动手柄，以提供相对的旋转，从而剪切板材。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于该第一元件为剪切工具的框架元件，而第二元件为连杆或手柄，在刀刃的与支点轴枢轴连接的第一端，与第二刀刃邻接。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于该第二元件是多连杆组合的一部分，用来为在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于该第一元件包括与第一手柄邻接的第一连杆，该第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，且第二连杆在支点的刀刃侧面上一点连接着第二刀刃。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于该第二连杆在枢轴连接支点轴的第一端连接着第二刀刃。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于该第二元件包括与第二手柄邻接的第二连杆，而第一元件为多连杆组合的一部分，连接着第一手柄，用以在支点轴上旋转第二刀刃提供机械增益。
18.如权利要求10所述的方法，还包括使用动力单元的步骤，从而造成第一和第二刀刃之间的相对旋转，以剪切板材。
全文摘要
一种剪切工具(100，200)，具有支点轴(101，112，207)，刚性附着在支点轴上的第一刀刃(102，113，201)，同样刚性附着在支点轴上的第一元件(114)，并且在轴上与第一刀刃(102，113，201)间隔开，第二刀刃(105，208)与第二元件(107)邻接，第二刀刃(105，208)刀刃的一端在支点轴上枢轴旋转，并且是在第一刀刃(102，113，201)和第一元件(114)的附着位置之间，这样第一和第二元件的相对旋转造成了第一和第二刀刃的相对旋转，从而产生剪切动作。
文档编号B26B13/00GK1671521SQ03818232
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月23日 优先权日2002年7月30日
发明者唐纳德·J·布罗可哈哥 申请人:唐纳德·J·布罗可哈哥