РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СИСТЕМОЙ ПОВОРОТА
CUTTING TOOL WITH AN ADJUSTABLE ROTARY SYSTEM

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Настоящая заявка является выделенной заявкой из заявки на патент США №. 14/538,130 под названием «Режущий инструмент с регулируемой системой поворота», поданной 11 ноября 2014 г., которая испрашивает приоритет согласно предварительной заявки на патент №. 61/906,754 под названием «Режущий инструмент с регулируемой системой поворота», поданной 20 ноября 2013 г., содержание которых полностью включено в настоящую заявку путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Настоящее описание относится к режущим инструментам, приводимым в действие руками. Более конкретно, настоящее описание относится к режущим инструментам, приводимым в действие руками, с регулируемой поворотной системой.
Предпосылки изобретения
[0003] Данный раздел предназначен для описания предпосылок или контекста раскрытия, изложенного в формуле изобретения. Описание в данном документе может включать в себя идеи, которые могли бы быть осуществлены, но не обязательно идеи, которые были предварительно задуманы или осуществлены. Следовательно, если не указано иное в данном документе, то, что описано в этом разделе, не является известным уровнем техники в описании и формуле изобретения в настоящей заявке и не признано уровнем техники посредством включения в данный раздел.
[0004] В основном известно как создать режущий инструмент, приводимый в действие рукой, для использования при подрезке или обрезке веток или им подобного, такой как сучкорезная машина, имеющая пару поворотных элементов, таких как рукоятки, которые приводят в действие режущие захваты, которые взаимодействуют с возможностью захвата и отделения ветки между захватами. Такие известные сучкорезные машины обычно включают в себя пару рукояток, перемещающихся с возможностью поворота между отрытым и закрытым положениями для приведения в действие режущих захватов между полностью открытым и закрытым положениями. Известные сучкорезные машины также могут включать в себя устройства, предназначенные для увеличения действительного выигрыша в силе за счет рычага, обеспеченного рукоятками, включая рычаги и/или шестерни, которые передают и увеличивают усилие от рукояток захватам.
[0005] При отрезании объекта (например, образец приблизительно цилиндрической формы из древесного материала), усилие, необходимое для резки, увеличивается до максимума в местоположении приблизительно 60% от образца, затем уменьшается при обычно подобной скорости до приблизительно 90-95% от образца, где усилие, необходимое для завершения процесса резания, быстро уменьшается. Обычные режущие инструменты, такие как сучкорезная машина, имеют размер такой, что при полностью открытом инструменте, средний человек удерживает рукоятки с отведенными руками и локтями, обращенными наружу, и перемещаются с поперечным сгибом рук до тех пор, пока инструмент полностью не будет закрыт. Имеется уменьшение силы при поперечном сгибе при отводе рук и выпрямлении локтей, что обычно приводит к изменению усилия, оказываемого пользователем, когда усилие, необходимое для резки объекта, увеличивается.
[0006] По сравнению с режущим инструментом, приводимым в действие двумя руками, таким как сучкорезная машина, режущие инструменты, приводимые в действие одной рукой, обычно управляются одной рукой пользователя. Например, секаторы и ножницы обычно удерживаются в ладони пользователя. Однако, подобно режущим инструментам, приводимым в действие двумя ручками, режущие инструменты, приводимые в действие одной рукой, обычно включают в себя пару рукояток, которые могут приводиться в действие для перемещения пары режущих элементов для резки объекта инструментом.
Краткое описание настоящего изобретения
[0007] Один вариант осуществления относится к ручному режущему инструменту. Ручной режущий инструмент включает в себя первую рукоятку, соединенную с первым режущим элементом, причем первая рукоятка имеет первый набор выступов. Ручной режущий инструмент также включает в себя вторую рукоятку, соединенную со вторым режущим элементом, причем вторая рукоятка имеет второй набор выступов. Рукоятки перемещаются между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, причем в первой области перемещения первый и второй наборы выступов, по меньшей мере, частично зацепляются, и во второй области перемещения первый и второй наборы выступов расцепляются. В соответствии с одним вариантом осуществления первая область перемещения определяет приблизительно две трети хода резания, в то время как вторая область перемещения образует приблизительно одну треть хода резания. В соответствии с другим вариантом осуществления первый и второй наборы выступов выполнены в виде зубчатых выступов, так что их зацепление/расцепление дает выигрыш в регулируемой механической силе для рабочего инструмента, причем зацепление соответствует выигрышу в относительно большей механической силе, чем расцепление.
[0008] Другой вариант осуществления относится к режущему инструменту, приводимому в действие одной рукой. Режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, включает в себя первый режущий элемент, первую рукоятку, включающую в себя второй режущий элемент, причем второй режущий элемент включает в себя первый набор выступов и соединен с первым режущим элементом, и вторую рукоятку, включающую в себя рычаг, причем рычаг включает в себя второй набор выступов и соединен с первым режущим элементом. Первая и вторая рукоятки перемещаются между полостью открытым положением и полностью закрытым положением, причем в первой области перемещения, ближней к полностью открытому положению, первый и второй набор выступов расцепляются, и во второй области перемещения, ближней к полностью закрытому положению, первый и второй наборы выступов, по меньшей мере, частично зацепляются. Соответственно, в одном варианте осуществления выигрыш в относительно большей механической силе от, по меньшей мере, частичного зацепления первого и второго наборов выступов обеспечен в первой области перемещения относительно второй области перемещения.
[0009] Еще один вариант осуществления относится к режущему инструменту, приводимому в действие одной рукой. Режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, включает в себя первый режущий элемент, включающий в себя первую точку поворота и вторую точку поворота, второй режущий элемент, соединенный с первым режущим элементом во второй точке поворота, причем второй режущий элемент включает в себя первый набор зубчатых выступов, и рычаг, соединенный с первым режущим элементом в первой точке поворота, причем рычаг включает в себя второй набор зубчатых выступов. Первый и второй режущие элементы перемещаются между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, которые определяет ход резания, причем первый и второй наборы зубчатых выступов расцепляются в первой области хода резания и, по меньшей мере, частично зацепляются во второй области хода резания. В соответствии с одним вариантом осуществления режущий инструмент, приводимый в действие рукой, выполнен в виде режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как сучкорезная машина.
[0010] Еще один вариант осуществления относится к способу управления режущим инструментом, приводимым в действие одной рукой. Способ включает в себя обеспечение первого режущего элемента, включающего в себя первую точку поворота и вторую точку поворота, обеспечение второго режущего элемента, соединенного с первым режущим элементом во второй точке поворота, причем второй режущий элемент включает в себя первый набор выступов, и обеспечение рычага, соединенного с первым режущим элементом в первой точке поворота, причем рычаг включает в себя второй набор выступов. В соответствии с одним вариантом осуществления во время хода резания первый и второй режущие элементы перемещаются между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. В первой области перемещения, ближней к полностью открытому положению хода резания, первый и второй наборы выступов расцепляются, и во второй области перемещения хода резания, ближней к полностью закрытому положению, первый и второй наборы выступов, по меньшей мере, частично зацепляются. Зацепление и расцепление первого и второго наборов выступов дает режущему инструменту выигрыш в регулируемой механической силе. В результате выигрыш в дополнительной механической силе обеспечен в области наибольшего сопротивления объекта, подлежащего резке инструментом, что может способствовать использованию и привлечению пользователей режущего инструмента.
[0011] Другой вариант осуществления относится к способу минимизации усилия для резки объекта с использованием режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. Способ включает в себя получение данных о силе человека в зависимости от расстояния между рукоятками для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, получение данных о режущей силе в зависимости от угла между для режущему инструменту, приводимого в действие одной рукой, отделение полученных данных о силе человека с помощью полученных данных о режущей силе для получения кривой коэффициента способности человека, получение кривой выигрыша в механической силе режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, установку кривой выигрыша в механической силе для достижения пика приблизительно при пике кривой коэффициента способности человека и определение делительной окружности на основании установленной кривой выигрыша в механической силе. В соответствии с одним вариантом осуществления определенная делительная окружность затем используется на зубчатом участке регулируемого механизма поворота ручного режущего инструмента.
[0012] Один вариант осуществления относится к ручному режущему инструменту. Ручной режущий инструмент включает в себя первую рукоятку, соединенную с первым режущим элементом, причем первая рукоятка имеет первый набор выступов. Режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, также включает в себя вторую рукоятку, соединенную со вторым режущим элементом, причем вторая рукоятка имеет второй набор выступов. Рукоятки перемещаются между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, причем в первом области перемещения, ближней к полностью открытому положению, первые и вторые зубчатые выступы, по меньшей мере, частично зацепляются, и, причем во второй области перемещения, ближней к полностью закрытому положению, первые и вторые выступы расцепляются.
[0013] Другой вариант осуществления относится к режущему инструменту, приводимому в действие одной рукой. Режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, включает в себя первую рукоятку, имеющую поворотный штифт, копир и первый зубчатый выступ, первый режущий элемент, имеющий отверстие, причем отверстие выполнено с возможностью вмещения поворотного штифта для соединения первой рукоятки с первым режущим элементом, и вторую рукоятку, имеющую второй режущий элемент и элемент удлиненной формы, причем элемент удлиненной формы имеет криволинейную поверхность и второй зубчатый выступ. Рукоятки перемещаются между полностью открытым положением и полностью закрытым положением во время хода резания, причем в первой области перемещения, ближней к полностью открытому положению хода резания первый и второй зубчатые выступы, по меньшей мере, частично зацепляются, и, причем во второй области перемещения, ближней к полностью закрытому положению хода резания, копир и криволинейная поверхность зацепляются, в то время как первый и второй зубчатые выступы расцепляются.
[0014] Еще один вариант осуществления относится к способу управления ручным режущим инструментом. Способ включает в себя обеспечение первого режущего элемента, обеспечение второго режущего элемента, соединенного с первым режущим элементом, обеспечение первой рукоятки, соединенной с первым режущим элементом, причем первая рукоятка имеет первый набор выступов, и обеспечение второй рукоятки, соединенной со вторым режущим элементом, причем вторая рукоятка имеет второй набор выступов. В соответствии с одним вариантом осуществления при ходе резания первая и вторая рукоятки перемещаются между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. В первой области перемещения, ближней к полностью открытому положению хода резания первый и второй наборы выступов, по меньшей мере, частично зацепляются, и во второй области перемещения, ближней к полностью закрытому положению хода резания, первый и второй наборы выступов расцепляются.
[0015] Еще один вариант осуществления относится к способу минимизации усилия для резки объекта с использованием режущему инструменту, приводимого в действие одной рукой. Способ включает в себя получение данных о силе человека в зависимости от расстояния между рукоятками для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, получение данных о режущей силе в зависимости от угла между рукоятками для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, отделение полученных данных о силе человека за счет полученных данных о режущей силе для получения кривой коэффициента способности человека, получение кривой выигрыша в механической силе режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, установку кривой выигрыша в механической силе для достижения пика приблизительно при пике кривой коэффициента способности человека и определение делительной окружности на основании установленной кривой выигрыша в механической силе. В соответствии с одним вариантом осуществления делительная окружность затем используется на зубчатом участке регулируемого механизма поворота для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, причем зубчатый участок соответствует приблизительно двум третям хода резания для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой.
Краткое описание чертежей
[0016] Фиг.1A - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как сучкорезная машина, в полностью открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0017] фиг.1B - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как сучкорезная машина, в другом открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0018] фиг.1C - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как сучкорезная машина, в частично открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0019] фиг.1D - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как сучкорезная машина, в полностью закрытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0020] фиг.2A - вид спереди рычага режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, в соответствии с примером осуществления;
[0021] фиг.2B - вид сзади рычага режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, в соответствии с примером осуществления;
[0022] фиг.3 - вид сзади режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как сучкорезная машина, в соответствии с примером осуществления;
[0023] фиг.4A - вид спереди второго режущего элемента, соединенного с направляющим элементом, режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, в соответствии с примером осуществления;
[0024] фиг.4B - вид сзади второго режущего элемента, соединенного с направляющим элементом, режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, в соответствии с примером осуществления;
[0025] фиг.5 - вид сбоку режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как ручной секатор, в полностью открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0026] фиг.6 - вид сбоку режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как ручной секатор, в полностью закрытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0027] фиг.7A - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как ручной секатор, в полностью открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0028] фиг.7B - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в другом открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0029] фиг.7C - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в частично открытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0030] фиг.7D - схематичный вид режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в полностью закрытом положении в соответствии с примером осуществления;
[0031] фиг.8A-8E - другие схематичные виды режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, на всем протяжении хода резания, отличные от схематических видов на фиг.7A-7D, в соответствии с примером осуществления;
[0032] фиг.9A - вид сбоку первой рукоятки режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в соответствии с примером осуществления;
[0033] фиг.9B - вид сбоку, противоположный виду сбоку на фиг.9A первой рукоятки режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в соответствии с примером осуществления;
[0034] фиг.10A - вид сбоку второй рукоятки режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в соответствии с примером осуществления;
[0035] фиг.10B - вид в изометрии второй рукоятки режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как секатор, в соответствии с примером осуществления;
[0036] фиг.11 - схема способа минимизации усилия, необходимого для резки объекта с использованием режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, в соответствии с примером осуществления;
[0037] фиг.12 - графическое представление данных кривой силы, представляющих максимальную силу человека в зависимости от расстояния между рукоятками для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, и в зависимости от расстояния между рукоятками для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, в соответствии с примером осуществления;
[0038] фиг.13 - графическое представление характеристик 32-х дюймовой сучкорезной машины в зависимости от угла между рукоятками в соответствии с примером осуществления;
[0039] фиг.14 - графическое представление кривой выигрыша в механической силе 32 дюймовой сучкорезной машины в зависимости от угла между рукоятками в соответствии с примером осуществления;
[0040] фиг.15 - схема способа минимизации усилия, необходимого для резки объекта с использованием режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, в соответствии с примером осуществления;
[0041] фиг.16 - графическое представление характеристик ручного секатора в зависимости от угла между рукоятками в соответствии с примером осуществления;
[0042] фиг.17 - графическое представление кривой выигрыша в механической силе для ручного секатора в зависимости от угла между рукоятками в соответствии с примером осуществления;
[0043] фиг.18 - схема способа управления режущим инструментом, приводимым в действие двумя руками, с регулируемым механизмом поворота в соответствии с примером осуществления;
[0044] фиг.19 - схема способа управления режущим инструментом, приводимым в действие одной рукой, с регулируемым механизмом поворота в соответствии с примером осуществления.
Подробное описание
[0045] На фиг.1A-4B изображен режущий инструмент, приводимый в действие двумя руками, например, в виде «сучкорезной машины», имеющей пару рукояток, выполненных с возможностью приведения в действие пары режущих элементов, имеющей регулируемую систему поворота. Режущий инструмент, приводимый в действие двумя руками, обычно отличается тем, что рабочий использует обе руки для захвата каждой из рукояток для приведения в действие инструмента (например, сучкорезной машины). Регулируемая система поворота выполнена с возможностью управления открытием и закрытием одного из режущих элементов и включает в себя зубчатый участок и участок скольжения, которые приводятся в действие в разное время на всем протяжении хода резания инструмента. Как указано в данном документе, ход резания относится к исходному положению рукояток (и, соответственно, режущих элементов), разделенных максимальным расстоянием (например, полностью открытых и т.д.), и конечному положению с рукоятками, разделенными минимальным расстоянием (например, полностью закрытых и т.д.). В отличие от этого, ход открытия относится к полностью закрытому исходному положению и полностью открытому конечному положению. В пределах первой области, соответствующей приблизительно одной трети хода резания, взаимодействие между рукоятками и режущими элементами обеспечивается участком скольжения регулируемой системы поворота. После первой области хода резания регулируемая система поворота переходит во вторую область, соответствующую остальным двум третям хода резания. Во второй области взаимодействие обеспечивается зубчатым участком регулируемой системы поворота. По существу, во время хода резания приблизительно конечных двух третих хода резания (т.е., где режущий инструмент режет объект, такой как ветка или сук), регулируемая система поворота создает профиль рычага, образованный зубчатым участком. Как описано более подробно в данном документе, сочетание зубчатого участка и участка скольжения в регулируемой системе поворота дает выигрыш в регулируемой механической силе с помощью режущего инструмента. Конкретно, выигрыш в относительно большей механической силе может быть обеспечен с помощью зубчатого участка относительно участка скольжения во время хода резания. Как также описано в данном документе, за счет обеспечения зубчатого участка только в выбранной области перемещения во время хода резания усилие человека для резки объектов с использованием режущего инструмента, приводимого в действие рукой, может быть минимизировано в основном местоположении (т.е., где объект является наиболее стойким к резанию) во время хода резания.
[0046] В соответствии с примером осуществления режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, рычаг (например, звено, плечо и т.д.) соединен с возможностью поворота с первым режущим элементом режущего инструмента и с одной из рукояток. При перемещении рычага из полностью открытого положения в полностью закрытое положение, рычаг перемещается приблизительно по криволинейной траектории от участка скольжения к зубчатому участку и наоборот. С точки зрения силы, необходимой для резки объекта, обычно, сопротивление объекта резанию и, следовательно, сила, необходимая для резки объекта, изменяются на основании положения рукояток (например, угла между рукоятками). При больших углах (т.е., более полное открытое положение рукояток) сопротивление является минимальным. Но приблизительно при 60° максимальное сопротивление обычно возникает во время хода резания объекта максимального размера, для которого предназначен инструмент. Для сравнения, с точки зрения характеристик силы человека максимальная сила, создаваемая человеком, обычно уменьшается при увеличении расстояния между рукоятками режущего инструмента.
[0047] Поскольку первая область хода резания соответствует «наименьшему сопротивлению», возникаемому при резке объекта (например, необходимая относительно небольшая сила), участок скольжения регулируемой системы поворота зацеплен. Соответственно, участок скольжения регулируемой системы поворота имеет выигрыш в относительно небольшой механической силе по сравнению с зубчатым участком, поскольку участок скольжения не имеет механизма для обеспечения выигрыша в механической силе (т.е., зубчатый участок использует зацепляющиеся шестерни для увеличения выигрыша в механической силе, но участок скольжения не имеет такого механизма). Скорее выигрыш в механической силе на участке скольжения обеспечен за счет длины рукояток и единственного механизма поворота. Однако, во второй области (т.е., приблизительно последние две трети) хода резания, где возникает большее сопротивление при резке объекта, зубчатый участок регулируемой системы поворота зацепляется для обеспечения выигрыша в механической силе. Поскольку зубчатый участок не зацеплен во время всего хода резания (т.е., только во второй области, соответствующей приблизительно последним двум третям хода резания), шаг шестерен может быть увеличен (т.е., больше шага, обычно связанного с режущим инструментом, имеющим механизм зубчатого рычага, работающий во время всего хода резания). В соответствии с примером осуществления зубья шестерни зубчатого участка являются, по меньшей мере, частично эллиптическими, так что выигрыш в механической силе обеспечен во время последних двух третих хода резания. В связи с имеющимся увеличенным шагом шестерни во время использования объединенных участка скольжения и зубчатой передачи, выигрыш в большей механической силе может быть обеспечен во время последних двух третих хода резания, где требуется максимальная сила для резки объекта. По существу, сила человека, необходимая для резки объекта, может быть в целом минимизирована.
[0048] Хотя различные признаки раскрытия изображены и описаны выше в качестве примера со ссылкой на режущий инструмент, приводимый в действие двумя руками (например, сучкорезная машина), регулируемая система поворота может использоваться со множеством режущих устройств, включающих в себя, но не ограничиваясь этим, в основном, режущие инструменты, приводимые в действие одной рукой. Подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах настоящего раскрытия. Соответственно, на фиг.5-10B изображен режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, имеющий пару рукояток, выполненных с возможностью приведения в действие пары режущих элементов, имеющий регулируемую систему поворота. По сравнению с режущим инструментом, приводимым в действие двумя руками, режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, может использоваться с помощью одной руки рабочего, так что режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, может включать в себя, но не ограничиваясь этим, секаторы, ножницы и т.д.
[0049] Подобно регулируемой системе поворота режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, регулируемая система поворота режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, по существу, управляет открытием и закрытием одного из режущих элементов и включает в себя зубчатый участок и участок скольжения, которые приводятся в движение в разное время во время осуществления хода резания инструмента. В пределах первой области хода резания (приблизительно две трети) взаимодействие между рукоятками и режущими элементами обеспечено за счет зубчатого участка регулируемой системы поворота. После первой области хода резания регулируемая система поворота переходит во вторую область остальной приблизительно одной трети хода резания (т.е., участок скольжения). По существу, во время последней одной трети хода резания регулируемая система поворота создает профиль рычага, образованный участком скольжения.
[0050] По сравнению с режущим инструментом, приводимым в действие двумя руками, конфигурация регулируемой системы поворота режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, является, по существу, противоположной. На основании эмпирических данных при уменьшении расстояния между захватами (например, расстояние между рукоятками режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, в то время как инструмент зажат в ладони/руке пользователя) от максимального расстояния для инструмента до минимального расстояния, имеющаяся сила, которую пользователь может прикладывать, увеличивается. При сравнении, при уменьшении расстояния от максимального расстояния между рукоятками режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, до минимального расстояния имеющаяся сила, которую пользователь может прикладывать, обычно уменьшается. Поскольку имеющаяся сила, которую пользователь может прикладывать, является относительно небольшой при больших расстояниях между захватами, механизм (например, участок с зубчатой передачей) обеспечивает выигрыша в увеличенной механической силе в первой области хода резания для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. Без использования механизма с зубчатой передачей во время хода резания делительные окружности зацепляющихся шестерен могут быть увеличены (т.е., больше шага, обычно связанного с режущим инструментом, имеющим рычажный механизм с зубчатой передачей, работающий во время всего хода резания). Соответственно, регулируемая система поворота режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, работает для уменьшения усилия, необходимого для резки объекта, за счет обеспечения выигрыша в дополнительной механической силе для пользователя, когда пользователю обычно не хватает сил.
[0051] Таким образом, преимущество настоящего раскрытия состоит в том, что необходимое меньшее усилие создается регулируемой системой поворота, оставаясь в пределах традиционных ограничений для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, (а также одной рукой). Например, традиционные ограничения включают в себя человеческие и физические ограничения, которые ограничивают максимальное открытие угла между рукоятками, геометрические ограничения и ограничения режущей способности, которые ограничивают расстояние, на котором режущие элементы (например, ножи) могут открываться и т.д. Настоящее раскрытие не только удлиняет рукоятки, а скорее использует характеристики силы человека, чтобы, по существу, оставаться в пределах традиционных ограничений, для уменьшения усилия, необходимого для резки объекта с использованием режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками (и одной рукой).
[0052] Хотя конкретные примеры изображены и описаны в настоящем раскрытии, варианты осуществления, проиллюстрированные на чертежах, изображены в качестве примера, и любое из множества других конфигураций режущих элементов, рычажных устройств, систем поворота и типов режущих устройств (например, ножницы, секаторы и т.д.) будет легко понятно специалисту в данной области техники после изучения настоящего раскрытия. Подразумевается, что все такие варианты режущих инструментов, которые используют регулируемые рычажные системы, находятся в пределах объема настоящего раскрытия. Кроме того, как указано в данном документе, объект режущего инструмента может включать в себя множество объектов, таких как ветки, кусты, небольшие деревья и т.д.
[0053] На фиг.1A-1D изображен режущий инструмент, приводимый в действие двумя руками, например, в виде сучкорезной машины 10 в соответствии с примером осуществления. Сучкорезная машина 10 включает в себя пару рукояток 12, причем одна из рукояток 12 соединена с рычагом 16, и другая рукоятка 12 соединена со вторым режущим элементом 18. Сучкорезная машина дополнительно включает в себя первый режущий элемент 20, который включает в себя первое отверстие 26 и второе отверстие 28 (также называемые в данном документе точками поворота). Первый режущий элемент 20 включает в себя первое режущее устройство 22, изображенное, например, в виде ножа. Второй режущий элемент 18 включает в себя второе режущее устройство 34 (изображенное, например, в виде крюка, но может быть упорным стержнем, ножом или другим режущим устройством в соответствии с альтернативными вариантами осуществления), которое зацепляется с первым режущим устройством 22 для осуществления резания для резки объекта.
[0054] В соответствии с примером осуществления первый режущий элемент 20 соединен с возможностью поворота со вторым режущим элементом 18 на втором отверстии 28. Первый режущий элемент 20 также соединен с возможностью поворота с рычагом 16 на первом отверстии 26. Первое и второе отверстия 26, 28 включают в себя поворотные соединения, использующие, например, болты, штифты, ушки, цапфы и т.д. В соответствии с примером осуществления первый болт соединяет с возможностью поворота первый режущий элемент 20 со вторым режущим элементом 18 на втором отверстии 28, и второй болт соединяет с возможностью поворота первый режущий элемент 20 с рычагом 16 на первом отверстии 26. Во время работы второй режущий элемент 18 поворачивается вокруг второго отверстия 28, и рычаг 16 поворачивается вокруг первого отверстия 26.
[0055] Как описано более подробно ниже, поворот рычага 16 вокруг первого отверстия 26 ограничивается на участке скольжения регулируемого механизма 50 поворота за счет ограничителя 24 перемещения и взаимодействия блокирующего выступа 42 (изображенного в виде копира 42) с криволинейной поверхностью 52 (см. фиг.3). Как показано, ограничитель 24 перемещения проходит от рычага 16 в противоположном направлении относительно направления прохождения копира 42 от рычага 16. Посредством ограничения перемещения рычага 16 зубчатые выступы 30, 32 многократно зацепляются во время перехода от участка скольжения к зубчатому участку для обеспечения правильной работы режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками.
[0056] Сучкорезная машина 10 дополнительно включает в себя регулируемую систему 50 поворота. Регулируемая система 50 поворота включает в себя первый набор выступов 30, соединенных со вторым режущим элементом 18, и второй набор выступов 32, соединенных с рычагом 16. Выступы 30, 32 выполнены с возможностью зацепления друг с другом во второй области (т.е., приблизительно последние две трети) хода резания. В соответствии с примером осуществления первый и второй наборы выступов 30, 32 включают в себя зацепляющиеся шестерни, образованные посредством взаимодействия зубьев шестерней. В соответствии с примером осуществления зубья шестерен, образованные в виде зубчатых выступов 30, 32, выполнены с, по меньшей мере, частично эллиптическим шагом. Как использовано в данном документе, фраза «эллиптический шаг» относится к линии, соединяющей две оси вращения (т.е., линия/дуга, определяющая пересечение шестерен 30, 32), который имеет эллиптическую форму. При сравнении, «окружной шаг» относится к линии, соединяющей две оси вращения (т.е., линия/дуга, образующая пересечение шестерен 30, 32), который имеет круглую форму. По существу, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления зубья шестерен, образованные в виде зубчатых выступов 30, 32, выполнены без частично эллиптического шага (например, окружной шаг).
[0057] Поскольку зубчатые выступы 30, 32 зацеплены только на последних двух третих хода резания, по меньшей мере, частично эллиптический шаг каждого зубчатого выступа 30, 32 может быть увеличен для обеспечения выигрыша в большей механической силе. Посредством определения передаточное число является выигрышем в механической силе, когда одна шестерня расположена над другой шестерней. Обычно, сучкорезные машины с зубчатой передачей выполнены с возможностью открытия рукояток приблизительно на 160°, что обычно соответствует открытию ножа (т.е., режущего устройства) примерно на 70° (т.е., передаточное число 16:7). В соответствии с настоящим описанием благодаря регулируемой системе 50 поворота закрытие на первые 20° между рукоятками соответствует участку скольжения (т.е., первой области), который закрывает 20° между ножами (т.е., отношение 1:1). Однако, закрытие рукояток на остальные 140° соответствует закрытию ножей на остальные 50° во второй области (т.е., передаточное число 14:5, увеличение выигрыша в механической силе на 23% относительно 16:7). Увеличение выигрыша в механической силе обусловлено тем, что когда две шестерни имеют передаточное число больше чем 1:1 (как имеет место здесь), они действуют как два рычага с разными длинами - чем больше угловое расстояние при перемещении одной шестерни (больше оборотов), тем обеспечивается больший крутящий момент другой шестерни благодаря ее перемещению с относительно меньшим количеством оборотов или углового смещения, чем она имела ранее, для выдачи такого же значения крутящего момента (т.е., разность между большим передаточным отношением 14:5 и меньшим передаточным отношением 16:7). Таким образом, здесь при увеличении передаточного отношения в результате увеличения шага шестерни благодаря конструкции регулируемой системы 50 поворота, результатом является увеличение выигрыша в регулируемой механической силе режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками (и режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, как описано ниже). По существу, режущий инструмент, приводимый в действие двумя руками, с регулируемой системой 50 поворота обеспечивает увеличение выигрыша в механической силе по сравнению с традиционными регулируемыми рычажными зубчатыми сучкорезными машинами.
[0058] Ссылаясь на режущий инструмент, приводимый в действие двумя руками, на фиг.1A-1D, описана работа сучкорезных машин 10 во время хода резания. В полностью открытом положении (фиг.1A) рукоятки 12 находятся на максимальном расстоянии друг от друга и углом 70 между ними. В полностью открытом положении первый зубчатый выступ 30 и второй зубчатый выступ 32 также находятся на максимальном расстоянии друг от друга. При приложении пользователем изгибающего усилия к рукояткам 12 для их сближения в первой области, рычаг 16 скользит (т.е., участок скольжения регулируемой системы 50 поворота) ко второму режущему элементу 18 по криволинейной траектории 56 (см. фиг.3). Криволинейная траектория 56 образована посредством взаимодействия между копиром 42 (т.е., блокирующим выступом) и криволинейной поверхностью 52 направляющего элемента 60. Во время скольжения рычага 16 посредством взаимодействия копира 42 и криволинейной поверхности 52, рычаг 16 поворачивается вокруг второго отверстия 28. Благодаря копиру 42 и ограничителю 24 перемещения (описаны ниже и изображены на фиг.2A-2B), рычаг 16, по существу, ограничен в повороте вокруг первого отверстия 26 на участке скольжения регулируемой системы 50 поворота. После приблизительно одной трети хода резания рычаг 16 переместился (например, «сдвинулся») по криволинейной траектории 56 в положение, в котором второй зубчатый выступ 32 приближается к первому зубчатому выступу 30 для начала зацепления зубчатых выступов во время перемещения через вторую область хода резания (см. фиг.1B). Здесь на криволинейной траектории 56 (т.е., приблизительно в конечной точке 58 участка скольжения на фиг.3) участок скольжения переходит на зубчатый участок хода резания, и копир 42 расцепляется с криволинейной поверхностью 52, таким образом, обеспечивая зацепление зубчатых выступов 30, 32. В дополнении к копиру 42, отцепляющемуся от криволинейной поверхности 52, ограничитель 24 перемещения расцепляется с первым режущим элементом 20. По существу, во время перемещения через зубчатый участок хода резания рычаг 16 поворачивается вокруг первого отверстия 26, так что зубчатые выступы 30, 32 могут зацепляться. В свою очередь, вращающая сила вследствие взаимодействия зубчатых выступов 30, 32 передается первому режущему устройству 22 (например, увеличенный механический рычаг). Таким образом, первое режущее устройство 22 поворачивается вокруг второго отверстия 28 (см. фиг.1C). В конце хода резания, где угол 70 между рукоятками является минимальным, получено полностью закрытое положение. На фиг.1D изображен пример полностью закрытого положения, в котором не существует зазор в пределах прямой видимости между первым режущим устройством 22 и вторым режущим устройством 34, и зубчатые выступы 30, 32, по меньшей мере, частично зацеплены. Кроме того, в полностью закрытом положении рукоятки разделены минимальным расстоянием и углом 70.
[0059] На фиг.2A, изображен вид спереди рычага 16 в соответствии с примером осуществления. Вид спереди на фиг.2A представляет собой виды, изображенные на фиг.1A-1D, на которых изображен первый режущий элемент 20, перекрывающий рычаг 16. При сравнении, на фиг.2B изображен вид сзади рычага 16 в соответствии с примером осуществления. В дополнении ко второму набору выступов 32 рычаг 16 включает в себя ограничитель 24 перемещения и копир 42.
[0060] Из полностью закрытого положения при раздвижении рукояток 12 в полностью открытое положение регулируемая система поворота начинает переходить от зубчатого участка к участку скольжения (т.е., ход открытия), ограничитель 24 перемещения зацепляется с первым режущим элементом 20 для предотвращения, по существу, поворота (т.е., против часовой стрелки) рычага 16 (и, в свою очередь, рукоятки 12, соединенной с рычагом 16) вокруг первого отверстия 26. Ограничитель 24 перемещения позволяет пользователю полностью открыть и переместить рычаг (т.е., участок скольжения регулируемой системы 50 поворота) от второго режущего элемента 18 посредством предотвращения поворота рычага 16 вокруг первого отверстия 26. В то время как ограничитель 24 перемещения предотвращает поворот рычага 16 вокруг первого отверстия 26 на участке скольжения хода открытия, копир 42 удерживает траекторию перемещения копира 42 (и, следовательно, рычага 16) по криволинейной траектории 56 (см. фиг.3). Во время хода резания копир 42 перемещается к концевой точке 58 участка скольжения посредством перемещения по криволинейной траектории 56. При сравнении, во время перехода от зубчатого участка к участку скольжения во время хода открытия копир 42 перемещается от концевой точки по криволинейной траектории 56 при перемещении рычага 16 дальше от второго режущего элемента 18.
[0061] При перемещении копира 42 по криволинейной траектории 56 (т.е., на участке скольжения ходов открытия и резания), копир 42 взаимодействует с криволинейной поверхностью 52 направляющего элемента 60. Это взаимодействие ограничивает копир 42 (и рычаг 16) от отклонения от криволинейной траектории 56. На концевой точке 58 или рядом с нею во время хода резания копир 42 расцепляется с криволинейной поверхностью 52 для обеспечения зацепления зубчатых участков 30, 32. Из-за ограничения перемещения копира 42 по криволинейной траектории 56, происходит последовательные зацепление и расцепление между зубчатыми выступами 30, 32.
[0062] В соответствии с примером осуществления ограничитель 24 перемещения включает в себя вертикально проходящий (т.е., перпендикулярно к рычагу 16) элемент, соединенный с рычагом 16, который контактирует с первым режущим элементом 20 на участке скольжения хода открытия для ограничения, по существу, поворота рычага 16 вокруг первого отверстия 26. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления ограничитель 24 перемещения может включать в себя выполненную как одно целое выступающую часть от рычага 16, изогнутый элемент из металла, приваренный к рычагу 16, ролик, соединенный с рычагом 16, изогнутый элемент из металла, иначе соединенный с рычагом 16, и/или выступающий болт, ушко, штифт и т.д. При сравнении, копир 42 (т.е., блокирующий выступ) может включать в себя вертикально проходящий (т.е., перпендикулярный к рычагу 16) элемент, выступающий в направлении, противоположном направлению ограничителя 24 перемещения. Копир 42 не предотвращает зацепление зубчатых выступов 30, 32 на зубчатом участке регулируемого механизма 50 поворота, поскольку копир 42 перемещается по постоянной криволинейной траектории 56 на участка скольжения регулируемого механизма 50 поворота. В некоторых вариантах осуществления копир 42 может включать в себя выступающий болт, ролик, ушко, штифт, изогнутый элемент из металла, приваренный элемент из металла, выполненный как одно целое элемент из материала с рычагом и т.д.
[0063] На фиг.3, изображен вид сзади сучкорезной машины 10 в соответствии с примером осуществления. Фиг.3 иллюстрирует взаимодействие между копиром 42 и криволинейной поверхностью 52 направляющего элемента 60. В соответствии с примером осуществления направляющий элемент 60 является неподвижным (т.е., направляющий элемент 60 остается закрепленным относительно второго режущего элемента 18, несмотря на перемещение режущих элементов 18, 20 и рычага 16). Направляющий элемент 60 включает в себя криволинейную поверхность 52, с которой взаимодействует копир 42 на участке скольжения регулируемого механизма 50 поворота. Взаимодействие между криволинейной поверхностью 52 и копиром 42 удерживает и направляет копир 42 по криволинейной траектории 56. В соответствии с примером осуществления направляющий элемент 60 соединен со вторым режущим элементом 18 на отверстиях 62. Соединительный механизм между направляющим элементом 60 и вторым режущим элементом 18 может включать в себя болты, штифты, винт, установочные винты и т.д. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления направляющий элемент 60 соединен со вторым режущим элементом 18 на втором отверстии 28 (например, с помощью болта или другого подходящего устройства). В соответствии с альтернативным вариантом осуществления направляющий элемент 60 выполнен как одно целое со вторым режущим элементом 18 (например, один литой элемент). Хотя фиг.3 изображает в основном U-образный направляющий элемент 60, подразумевается, что фиг.3 не ограничивается данной формой направляющего элемента 60. Например, направляющий элемент 60 может иметь крюкообразную или C-образную или любую другую форму, подходящую для ограничения и/или направления движения копира 42 для обеспечения повторного и последовательного взаимодействия между зубчатыми выступами 30, 32. В соответствии с примером осуществления направляющий элемент 60 может быть выполнен из металла, но в соответствии с альтернативными вариантами осуществления направляющий элемент 60 может быть выполнен из любого подходящего жесткого и долговечного материала.
[0064] На фиг.4A изображен вид спереди второго режущего элемента 18, имеющего второе режущее устройство 34 в соответствии с примером осуществления. Хотя фиг.4A изображает второе режущее устройство 34 в виде крюка, второе режущее устройство 34 может иметь разные формы (например, нож, пилообразная конфигурация и т.д.) и выполнено с возможностью приложения давления, противоположного первому режущему устройству 22, для резки объекта. На фиг.4B изображен вид сзади второго режущего элемента 18, соединенного с направляющим элементом 60, в соответствии с примером осуществления.
[0065] На фиг.18 изображен способ 1800 управления режущим инструментом, приводимым в действие двумя руками, в соответствии с одним вариантом осуществления. В соответствии с одним вариантом осуществления способ 1800 может быть осуществлен с помощью режущего инструмента на фиг.1A-4B и, по существу, может быть описан относительно одного или более элементов этого режущего инструмента. На этапе 1802 обеспечен первый режущий элемент режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. В соответствии с одним вариантом осуществления первый режущий элемент включает в себя первую и вторую точки поворота. На этапе 1804 обеспечен второй режущий элемент, соединенный с первым режущим элементом. В соответствии с одним вариантом осуществления второй режущий элемент соединен с первым режущим элементом во второй точке поворота. Второй режущий элемент может также включать в себя первый набор выступов (например, выступы 30). На этапе 1806 обеспечен рычаг, соединенный с первым режущим элементом. В одном варианте осуществления рычаг соединен с первой точкой поворота первого режущего элемента. Рычаг может включать в себя второй набор выступов (например, выступы 32). На этапе 1808 режущие элементы приводятся в действие между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. В первой области перемещения, ближней к полностью открытому положению, обеспечено взаимодействие в результате перемещения (например, скольжения и т.д.) между рычагом и вторым режущим элементом. Во второй области перемещения, ближней к полностью закрытому положению, обеспечено взаимодействие в результате поворота между рычагом и вторым режущим элементом. В соответствии с одним вариантом осуществления обеспечено взаимодействие в результате поворота посредством, по меньшей мере, частичного зацепления первого и второго наборов выступов. В соответствии с одним вариантом осуществления первый и второй наборы выступов выполнены в виде зубчатых выступов. Зубчатые выступы могут иметь частично эллиптический шаг, окружной шаг и т.д. В первой области перемещения выступы расцепляются и зацепляются во второй области перемещения. В одном варианте осуществления вторая область соответствует приблизительно двум трети хода резания, и первая область соответствует приблизительно одной трети хода резания. Как описано, способ 1800 в значительной степени соответствует работе режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками. Соответственно, в одном варианте осуществления элементы, описанные относительно фиг.1A-4B, которые не описаны относительно способа 1800, могут быть включены в другие варианты способа 1800, и подразумевается, что они находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0066] На фиг.5-6 проиллюстрирован режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, изображенный, например, в виде ручного секатора 100 с регулируемой системой поворота, в соответствии с примером осуществления. Ручной секатор 100 включает в себя пару рукояток 110 и 112, где первая рукоятка 110 соединена с первым режущим элементом 120, и вторая рукоятка 112 соединена со вторым режущим элементом 130. В соответствии с изображенным вариантом осуществления вторая рукоятка 112 выполнена как одно целое со вторым режущим элементом 130. Ручной секатор 100 также включает в себя элемент 190 удлиненной формы, соединенный со второй рукояткой 112. Элемент 190 удлиненной формы может быть выполнен как одно целое со второй рукояткой 112 или являться отдельным элементом, закрепленным любым обычным способом (например, болтом, сваркой и т.д.). В соответствии с примером осуществления первый режущий элемент 120 включает в себя первое режущее устройство 125, и второй режущий элемент 130 включает в себя второе режущее устройство 135. Первое и второе режущие устройства 125 и 135 могут включать в себя ножи, конфигурацию ножа и упорного стержня, пилы, крюки и другие типы конфигураций режущих конструкций. В соответствии с примером осуществления первый режущий элемент 120 соединен с возможностью поворота со вторым режущим элементом 130 на отверстии 140 (также называемым в данном документе точкой поворота). Первый и второй режущие элементы 120 и 130 поворачиваются вокруг отверстия 140 при сведении вместе пользователем рукояток 110 и 112. Изображенное отверстие 140 включает в себя соединения, такие как болты, штифты, ушки, цапфы и т.д.
[0067] На фиг.7A-7D изображен режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, например, в виде ручного секатора 100 с регулируемой системой 150 поворота в соответствии с примером осуществления. Следует отметить, что материал с рукоятки 110 удален на фиг.7A-7D для иллюстрации взаимодействия между первым и вторым наборами выступов 160, 170. Например, на фиг.8A материал не удален с рукоятки 110, из-за чего плохо виден первый набор выступов 160. Соответственно, на фиг.7A-7D, как и на фиг.5-6, изображен ручной секатор 100, который включает в себя пару рукояток 110 и 112, пару режущих элементов 120 и 130, где первый режущий элемент 120 соединен с первой рукояткой 110, и второй режущий элемент 130 соединен со второй рукояткой, первое режущее устройство 125, соединенное с первым режущим элементом 120, и второе режущие устройство 135, соединенное со вторым режущим элементом 130, элемент 190 удлиненной формы, соединенный со второй рукояткой 112, и среди других элементов, регулируемую систему 150 поворота.
[0068] Ссылаясь более конкретно на регулируемую систему 150 поворота ручного секатора 100, регулируемая система 150 поворота включает в себя криволинейную поверхность 175, соединенную со второй рукояткой 112, и копир 165, соединенный с первой рукояткой 110. Изображенная криволинейная поверхность 175 включена в виде выполненного как одно целое элемента на элементе 190 удлиненной формы второй рукоятки 112. В одном варианте осуществления копир 165 является самым верхним выступом первого набора выступов 160 (т.е., самым близким к рукоятке 112). В соответствии с другим вариантом осуществления копир 165 может быть выполнен в виде любого элемента (например, ролик и т.д.), который зацепляется с криволинейной поверхностью 175 во второй области хода резания (описанный ниже). В соответствии с примером осуществления первая рукоятка 110 включает в себя первый набор выступов 160, и вторая рукоятка 112 включает в себя второй набор выступов 170. Как показано на фиг.7A-7D, криволинейная поверхность 175 и второй набор выступов 170 расположены на внутренней поверхности элемента 190 удлиненной формы, так что первый набор выступов 160 обращен как к криволинейной поверхности 175, так и второму набору выступов 170. Другими словами, криволинейная поверхность 175 и второй набор выступов 170 расположены рядом с первой рукояткой 110. В соответствии с одним вариантом осуществления выступы 160 и 170 зацеплены только в первой области хода резания (т.е., приблизительно первые две трети). В соответствии с примером осуществления первый и второй наборы выступов 160 и 170 включают в себя зацепляющиеся шестерни, образованные посредством взаимодействия зубьев шестерен. В соответствии с примером осуществления зубья шестерен, образованные в виде зубчатых выступов 160 и 170, имеют, по меньшей мере, частично эллиптический шаг. В соответствии с альтернативным вариантом осуществления зубья шестерен, образованные в виде зубчатых выступов 160 и 170, не имеют частично эллиптический шаг (например, они могут иметь окружной шаг).
[0069] Первая рукоятка 110 также включает в себя поворотный штифт 250 (фиг.9A-9B). Поворотный штифт 250 вмещен в отверстие 251 первого режущего элемента 120 (фиг.5-6), который соединяет с возможностью поворота первую рукоятку 110 с первым режущим элементом 120. Ось 180 вращения образована поворотным штифтом 250 в отверстии 251 (фиг.8A). Поскольку поворотный штифт 250 соединен с возможностью поворота в отверстии 251 первого режущего элемента 120, первая рукоятка поворачивается вокруг оси 180 вращения.
[0070] В соответствии с одним вариантом осуществления вторая рукоятка 112 включает в себя блокирующее устройство 260. Блокирующее устройство 260 может быть выполнено в виде отдельного элемента относительно второй рукоятки 112. В других вариантах осуществления блокирующее устройство 260 является выполненным как одно целое элементом второй рукоятки 112. Блокирующее устройство 260 включает в себя блокирующий выступ 262 (фиг.7A). Блокирующее устройство 260 перемещается в направлениях 264, 266. Перемещая блокирующее устройство 260 в направлении 264, блокирующий выступ 262 зацепляется с пазом 268 (например, канавкой, выемкой, захватом и т.д.) на первом режущем элементе 120, когда рукоятки 110, 112 находятся в полностью закрытом положении. Зацепление блокирующего выступа 262 с пазом 268 блокирует рукоятки в полностью закрытом положении. Перемещая блокирующее устройство 260 в направлении 266, блокирующий выступ 262 расцепляется с пазом 268 для разблокирования рукояток 110, 112 и обеспечивает их перемещение в полностью открытое положение (отличающееся тем, что рукоятки 110, 112 находятся на максимальном расстоянии друг от друга и с максимальным углом между собой, полностью закрытое положение отличается тем, что рукоятки находятся на минимальном расстоянии друг от друга и с минимальным углом между собой). Посредством блокировки рукояток в полностью закрытом положении инструмент 100 занимает относительно меньший объем для относительно легкого хранения. В некоторых вариантах осуществления режущего устройства 100, приводимого в действие рукой, блокирующее устройство 260 может быть не включено. Подразумевается, что все такие изменения могут находиться в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0071] Как показано на фиг.7A, инструмент 100 может включать в себя смещающий элемент, изображенный в виде пружины 270. В соответствии с одним вариантом осуществления пружина 270 смещает рукоятки 110, 112 в полностью открытое положение. В результате рукоятки 110, 112 и режущие элементы 120, 130, по существу, предотвращены от прохождения в положение «застревания», в котором инструментом трудно управлять. Следует понимать, что хотя смещающий элемент выполнен в виде пружины в данном документе, другие смещающие элементы могут использоваться вместо или в дополнении к пружине (например, раздвижной и складной стержень), причем подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0072] Ссылаясь на режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, на фиг.7A-7D, будет описана работа ручного секатора 100 во время хода резания. В полностью открытом положении (фиг.7A) рукоятки 110 и 112 находятся на максимальном расстоянии друг от друга и с максимальным углом 280 между собой. В полностью открытом положении первый зубчатый выступ 160 и второй зубчатый выступ 170, по меньшей мере, частично зацеплены. При приложении пользователем упругой силы для перемещения рукояток 110 и 112 ближе друг к другу в пределах первой области, рукоятка 110 поворачивается по часовой стрелке вокруг оси 180 вращения. При повороте рукоятки 110 первый зубчатый выступ 160 шестерни, по меньшей мере, частично зацепляется со вторым зубчатым выступом 170, и рукоятка 110 поворачивается вверх по направлению (т.е., ближе) ко второй рукоятке 112 (фиг.7B), таким образом, уменьшая угол 280. После прохождения приблизительно первых двух третих хода резания выступы 160 и 170 расцепляются, и зубчатый участок переходит к участку скольжения регулируемой системы 150 поворота (фиг.7C). После расцепления зубчатых выступов 160 и 170 при продолжении пользователем прикладывания упругой силы, рукоятка 110 скользит или перемещается по траектории, образованной за счет взаимодействия копира 165 с криволинейной поверхностью 175. В изображенном примере криволинейная поверхность 175 расположена над выступами 175 (фиг.10B). В результате, взаимодействие первых и вторых зубчатых выступов 160, 170 в первой области хода резания и переход к взаимодействию криволинейной поверхности 175 и копира 165 во второй области хода резания происходит по непрерывной траектории 200, образованной элементом 190 удлиненной формы. В полностью закрытом положении (фиг.7D) зубчатые выступы 160 и 170 расцеплены, рукоятки 110 и 112 отделены минимальными расстоянием и углом, блокирующие выступы 205 и 210 зацеплены. И ограничители 220 и 225 поворота зацеплены.
[0073] Расположение между зубчатыми выступами 160 и 170 преобразует вращательное усилие, приложенное пользователем, в прямолинейную силу при одновременном сжатии рукояток 110 и 112 друг к другу в первой области хода резания. Однако, на участке скольжения хода резания перемещение первой рукоятки 110 по участку траектории 200, образованной только посредством взаимодействия криволинейной поверхности с копиром 165 (нет частичного зацепления выступов) обеспечивает чистую прямолинейную силу (без вращательного компонента в отличие от вращательного компонента относительно отверстия 140). На основании эмпирических данных для ручного секатора с заданной длиной рукоятки предельная сила среднего человека увеличивается при уменьшении угла между рукоятками (т.е., при приближении рукояток друг к другу пользователь может прикладывать большее усилие для резки объекта). Соответственно, среднему пользователю не хватает сил, когда рукоятки находятся в полностью открытом положении. За счет оснащения регулируемой системой поворота характеристики силы человека могут быть учтены посредством обеспечения выигрыша в относительно большей механической силе, где это является наиболее выгодным для обычного пользователя (т.е., начало хода резания, первая область). По существу, первая область соответствует зубчатому участку, и вторая область соответствует участку скольжения регулируемого механизма поворота. На участке скольжения выигрыш в механической силе ограничен длиной рукояток ручного секатора. Однако, на зубчатом участке обеспечен выигрыш в дополнительной механической силе за счет взаимодействия шестерен на зубчатом участке (следовательно, выигрыш в относительно большей механической силе, чем выигрыш только от длины рукояток). Кроме того, поскольку зубчатый участок ограничен первыми двумя третями хода резания, шаг шестерен может быть увеличен без ухудшения характеристик ручного секатора. Например, практические рекомендации, относящиеся к инструменту, могут включать в себя размер инструмента. Если зубчатый участок был образован на протяжении всего хода резания, и шаг шестерен увеличен, тогда весь инструмент, по-видимому, должен быть увеличен для вмещения больших шестерен. Однако, поскольку зубчатый участок не соответствует всему ходу резания, шаг шестерни может увеличиваться (соответствуя выигрышу в большей механической силе), оставаясь в пределах практических рекомендаций, относящихся к ручному секатору. Как описано выше, увеличения шага шестерни увеличивает передаточное число, которое увеличивает выигрыш в механической силе (т.е., относительно большее угловое смещение шестерни 32 с помощью рукояток приводит к большему крутящему моменту на выходе вследствие относительно небольшого смещения шестерни 30 для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками).
[0074] На фиг.8A-8E изображен другой вид зубчатого участка и участка скольжения регулируемого механизма 150 поворота во время хода резания в соответствии с примером осуществления. Также на фиг.8A-8E изображено взаимодействие криволинейной поверхности 175 с копиром 165 на участке траектории 200 на участке скольжения хода резания. Зацепление между криволинейной поверхностью 175 и копиром 165 направляет перемещение рукоятки 110 на участке скольжения. Кроме того, во второй области (т.е., на участке скольжения) поворот первой рукоятки 110, по существу, ограничен посредством взаимодействия первого блокирующего выступа 205 со вторым блокирующим выступом 210. Поворот первой рукоятки 110 также, по существу, ограничен в другом направлении посредством взаимодействия между первым ограничителем 220 поворота и вторым ограничителем 225 поворота. Соответственно, во второй области рукоятки 110 и 112 могут перемещаться только относительно отверстия 140 (т.е., простой механизм поворота). Взаимодействие, описанное выше, будет более подробно объяснено в нижеследующих абзацах с помощью более понятных сопроводительных чертежей.
[0075] На фиг.9A-9B изображены вид спереди (фиг.9A) и вид сзади (фиг.9B) первой рукоятки 110 в соответствии с примером осуществления. На фиг.10A-10B, изображены вид спереди (фиг.10A) и вид в изометрии (фиг.10B) второй рукоятки 112 в соответствии с примером осуществления. В дополнении к другим элементам первая рукоятка 110 включает в себя первый блокирующий выступ 205. Подобным образом, вторая рукоятка 112 включает в себя второй блокирующий выступ 210. В соответствии с примером осуществления первый блокирующий выступ 205 выполнен как одно целое в виде выступающей части от первой рукоятки 110, в то время как второй блокирующий выступ 210 выполнен как одно целое в виде выступающей части от второй рукоятки 112. В других вариантах осуществления первый и второй блокирующие выступы 205, 210 могут быть выполнены иначе (например, сварной элемент, формованный элемент и т.д.), и, следовательно, соединены с первой рукояткой 110 и второй рукояткой 112 любым способом. В соответствии с примером осуществления первая рукоятка 110 включает в себя первый ограничитель 220 поворота, и первый режущий элемент 120 включает в себя второй ограничитель 225 поворота. В соответствии с примером осуществления ограничители 220 и 225 поворота являются выполненными как одно целое в виде выступающих частей от первой рукоятки 110 и первого режущего элемента 120, соответственно.
[0076] Как упомянуто выше, из полностью закрытого положения зубчатые выступы 160 и 170 зацепляются в первой области хода резания. Первая рукоятка 110 поворачивается вокруг оси 180 вращения при перемещении вверх ко второй рукоятке 112. При переходе из первой области во вторую область хода резания криволинейная поверхность 175 и копир 165 зацепляются при зацеплении первого блокирующего выступа 205 и второго блокирующего выступа 210. В дополнении, первый и второй ограничители 220 и 225 поворота также зацеплены. Взаимодействие между первым и вторым ограничителями 220 и 225 поворота, по существу, предотвращает поворот рукоятки 110 дальше по часовой стрелке вокруг оси 180 вращения. Взаимодействие между криволинейной поверхностью 175 и копиром 165 ограничивает перемещение рукоятки 110 по траектории 200. Взаимодействие между блокирующими выступами 205 и 210 предотвращает поворот рукоятки против часовой стрелки на участке скольжения хода резания (т.е., во второй области) и ограничивает рукоятку от прямолинейного перемещения к рукоятке 112. На фиг.8E изображено это взаимодействие (ссылочная позиция 211), при котором блокирующие выступы 205 и 210 зацеплены. Поскольку это ограничение движения ограничивает перемещение копира 165 по участку траектории 200 во второй области, происходит последовательное зацепление и расцепление зубчатых выступов 160 и 170.
[0077] На фиг.19 изображен способ 1900 управления режущим инструментом, приводимым в действие одной рукой, в соответствии с одним вариантом осуществления. В соответствии с одним вариантом осуществления способ 1900 может быть осуществлен с помощью режущего инструмента на фиг.5-10B и, по существу, может быть описан относительно одного или более элементов этого режущего инструмента. На этапе 1902 обеспечен первый режущий элемент режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. На этапе 1904 обеспечен второй режущий элемент, соединенный с первым режущим элементом (например, в точке 140 поворота). На этапе 1906 обеспечена первая рукоятка, соединенная с первым режущим элементом. В соответствии с одним вариантом осуществления первая рукоятка включает в себя первый набор выступов (например, выступы 160). На этапе 1908 обеспечена вторая рукоятка, соединенная со вторым режущим элементом. В соответствии с одним вариантом осуществления вторая рукоятка включает в себя второй набор выступов (например, выступы 170). На этапе 1910 рукоятки приводятся в действие между полностью открытым и полностью закрытым положениями. В первой области перемещения, ближней к полностью открытому положению, первая рукоятка поворачивается относительно второй рукоятки. Во второй области перемещения, ближней к полностью закрытому положению, происходит прямолинейное перемещение между рукоятками. Другими словами, вторая область соответствует, по существу, нулевому повороту первой рукоятки. В соответствии с одним вариантом осуществления первая область соответствует двум третям хода резания, и вторая область соответствует приблизительно одной трети хода резания. Как описано, способ 1900 в большой степени соответствует работе режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. Соответственно, в одном варианте осуществления элементы, описанные относительно фиг.5-10B, которые не описаны относительно способа 1900, могут быть включены в другие варианты способа 1900, и подразумевается, что они находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0078] На фиг.11 изображен способ 1100 минимизации усилия, необходимого для резки объекта, с использованием режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, в соответствии с примером осуществления. В соответствии с одним вариантом осуществления способ 1100 осуществлен с помощью режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, такого как режущий инструмент, изображенный и описанный выше со ссылкой на фиг.1A-4B. Соответственно, способ 1100 может ссылаться на один или более элементов режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, на фиг.1A-4B для облегчения объяснения способа 1100.
[0079] Во-первых, получают данные о силе человека в зависимости от расстояния между рукоятками (1101). Данные о силе человека представляют собой максимальную силу среднего человека, который может прикладывать при различных расстояниях между рукоятками. В соответствии с одним вариантом осуществления данные о силе человека являются измеренными данными, полученными для множества людей. Например, человек может сжимать вместе рукоятки (из открытого положения в закрытое положение) при конкретном угле между рукоятками, и сила измеряется, когда человек говорит или иначе указывает на то, что это является силой, которую он удобно прикладывает, даже если он может прикладывать большую силу. В других примерах истинная максимальная сила может быть использована на этапе 1101. Подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия. В еще одних вариантах осуществления данные о силе человека моделируют, рассчитывают или иначе получают с использованием другого типа механизма (например, программное обеспечение для компьютерного моделирования). Во-вторых, получают данные о режущей силе в зависимости от угла между рукоятками (1102). Данные о режущей силе соответствуют силе, необходимой для резки объекта максимального размера для инструмента при различных углах между рукоятками. Подобно данным о силе человека, данные о режущей силе могут быть измерены, рассчитаны, смоделированы и т.д. В-третьих, полученные данные о силе человека отделяют от полученных данных о режущей силе для заданной длины рукоятки (1103). Посредством сохранения длины рукояток постоянной, отделение имеет те же самые единицы измерения. В-четвертых, получают кривую выигрыша в механической силе (1104). Как описано ниже, кривая выигрыша в механической силе может быть получена на основании одного или более ограничений (например, изменения максимального наклона на зубчатом участке регулируемой системы поворота) и с использованием любого типа механизма для получения (например, программное обеспечение для компьютерного моделирования). В-пятых, устанавливают кривую выигрыша в механической силе для достижения пика приблизительно в том же местоположении, что и пик на этапе 1103 (1105). В одном варианте осуществления приблизительно соответствует углу между рукоятками±10° (например, пик кривой выигрыша в механической силе может быть установлен для пика на этапе 1103, если пик кривой выигрыша в механической силе находится в пределах угла±10° между рукоятками относительно пика на этапе 1103). В других вариантах осуществления приблизительно может соответствовать углу±другой градус между рукоятками, чем 10° (например, ±5°). На основании установленной кривой механического преимущества определяют делительную окружность для зубчатого участка (1106). В соответствии с одним вариантом осуществления после определения делительную окружность обеспечивают с помощью режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, для уменьшения усилия, необходимого для резки объекта (1107). Способ 1100 более подробно описан в нижеследующих абзацах со ссылкой на фиг.12-14, причем фиг.12 и 13 иллюстрируют графические представления этапов 1101 и 1102, соответственно, и фиг.14 иллюстрирует графические представления этапов 1104 и 1105.
[0080] На фиг.12 изображено графическое представление данных кривой силы, представляющих предельную силу человека в зависимости от расстояния между рукоятками (т.е., обозначение оси «расстояние между рукоятками, приводимыми в действие двумя руками») для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, и в зависимости от расстояния между рукоятками (т.е., обозначение оси «расстояние между рукоятками, приводимыми в действие одной рукой) для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, в соответствии с примером осуществления. Как упомянуто выше, фиг.12 - графическое представление этапа 1101. В соответствии с одним вариантом осуществления кривые на фиг.12 представляют собой наилучшие эмпирические кривые, полученные на основании измеренных данных. Кривые называются в данном документе кривыми предельной силы человека (HCFC) (т.е., HCFC для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками (кривая 1202) и HCFC для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой (кривая 1201)). В других вариантах осуществления данные можно моделировать или получать из другого источника или типа устройства для выдачи данных о силе человека (например, программное обеспечение для биологического моделирования на компьютере). Как упомянуто выше, и в изображенном варианте осуществления HCFC представляет собой максимальную силу при удобном приложении. Например, человек может указывать на удобное приложение максимальной силы при конкретном расстоянии между рукоятками, приводимыми в действие одной рукой (для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой) и расстоянии между рукоятками, приводимыми в действие двумя руками (для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками). Когда этот человек указывает на то, что ему удобно прикладывать максимальную силу, может быть измерена соответствующая сила (например, с помощью тензодатчика или другого механизма для измерения силы) и записана как точка данных для этого человека. Этот процесс может повторяться для множества людей в диапазоне расстояний между рукоятками, приводимыми в действие одной рукой, и рукоятками, приводимыми в действие двумя руками, для каждого человека. Каждая точка данных для каждого человека при каждом расстоянии между рукоятками, приводимыми в действие одной рукой, или при каждом расстоянии между рукоятками, приводимыми в действие двумя руками, затем может быть усреднена (в других вариантах осуществления может использоваться среднее значение или другое характерное значение) с помощью лучшей эмпирической кривой, применяемой для получения HCFC. В других вариантах осуществления может быть использована истинная максимальная сила, а не максимальная сила при удобном приложении. В еще одних вариантах осуществления может быть использована близкая к минимальной сила (при этом делительные окружности могут быть оптимизированы для отдельных людей, которые могут прикладывать относительно небольшую силу). В каждом случае один и тот же процесс, как описано выше, может использоваться для получения HCFC. Соответственно, подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0081] Как показано, относительно режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, при сближении рук пользователя, сила, которую пользователь может прикладывать к рукояткам режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, обычно уменьшается (кривая 1201). При сравнении, относительно режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, при уменьшении расстояния между рукоятками сила, которую пользователь может прикладывать, обычно увеличивается (кривая 1202). Таким образом, характеристики приложения силы для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, и режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, являются почти прямо противоположными друг другу. Это показано с помощью почти противоположно наклонных кривых 1201, 1202 на фиг.12. По этой причине регулируемый механизм поворота работает противоположно для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, относительно регулируемого механизма поворота режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. Соответственно, каждый инструмент использует индивидуальную кривую предельной силы человека для минимизации усилия, необходимого для резки объекта.
[0082] На фиг.13 изображены характеристики сучкорезной машины с 32-х дюймовой длиной рукояток в соответствии с примером осуществления. Кривая 1301 представляет собой кривую режущей силы для материала (MCFC) для 32-х дюймовой сучкорезной машины в соответствии с примером осуществления. В одном варианте осуществления кривая 1302 соответствует этапу 1102 способа 1100. Тогда как HCFC получена с точки зрения пользователя, кривая 1301 получена с точки зрения объекта, подлежащего резке. Кривая 1301 отображает силу, необходимую для резки объекта с максимальным размером для режущего инструмента при различных углах между рукоятками. Пример получения кривой 1301 может быть указан ниже. Множество объектов с максимальным размером может быть собрано и разрезано сучкорезной машиной. Сила может быть измерена (например, с помощью тензодатчика) и записана во время хода резания (например, от максимального угла между рукоятками до минимального угла между рукоятками). Используя данные кривой силы для множества объектов с максимальным размером при каждом угле между рукоятками, соответствующие точки данных кривой силы могут быть усреднены (или максимальное значение, минимальное значение, значение среднеквадратического отклонения) и нанесены. После нанесения наилучшая эмпирическая кривая может быть применена к данным режущей силы для построения MCFC. В других вариантах осуществления другие способы построения кривых могут быть использованы для построения MCFC и других кривых, описанных в данном документе. В изображенном примере при угле приблизительно 60° между рукоятками сила для резки объекта максимизирована. Поскольку волокна в объекте обычно сжимаются, объект сжимается под действие режущей силы, приложенной двумя режущими элементами, до максимального сопротивления, возникающего для фактической резки объекта.
[0083] На фиг.13 кривая 1303 представляет собой предел удобного приложения для среднего взрослого (например, силы и/или усилия) при различных углах между рукоятками для постоянной длины рукояток. Поскольку HCFC является функцией расстояния между рукоятками, и MCFC является функцией угла между рукоятками, если длина рукояток остается постоянной, отделение HCFC (т.е., кривая 1303, которая получена на основании постоянной длины рукояток) за счет MCFC обеспечивает кривую коэффициента способности человека, ʺHAFCʺ, (кривая 1302) (соответствующую этапу 1103 способа 1100). Поскольку HCFC отображает максимальную силу человека при заданном расстоянии между рукоятками, и величина силы, необходимой для резки объекта, может быть меньше величины максимальной силы, HAFC представляет процент силы (т.е., усилия) в зависимости от положения, в котором пользователь должен прикладывать силу для разрезания объекта.
[0084] На фиг.14 изображено графическое представление выигрыша в механической силе в зависимости от угла между ножами для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, с регулируемой системой поворота в соответствии с примером осуществления. Кривая 1401 выигрыша в механической силе была получена посредством соблюдения ограничений относительно регулируемой системы поворота, и в этом примере ограничений относительно 32-х дюймовой сучкорезной машины (этап 1104). Например, такие ограничения включают в себя человеческие и физические ограничения, такие как максимальный угол открытия рукояток, длина рукояток и геометрическое ограничение и ограничение максимальной силы для резки объекта, подлежащего резке (т.е., объект с максимальным размером в качестве объекта для резки инструментом). Кроме того, имеются изменения максимального наклона, которые могут быть использованы с зубчатым участком регулируемой системы поворота. Соответственно, за счет соблюдения этих ограничений была получена изображенная кривая выигрыша в механической силе. Благодаря регулируемой системе поворота ровный линейный участок на кривой выигрыша в механической силе представляет собой единственный участок поворота, тогда как криволинейный участок представляет собой зубчатый участок регулируемой системы поворота. В соответствии с одним вариантом осуществления кривая выигрыша в механической силе может быть получена на основании итеративного процесса. Например, получена кривая выигрыша в механической силе, и затем создана геометрия одного соответствующего зуба шестерни (используя изменение в профиле эвольвентной шестерни). Затем, построенная кривая выигрыша в механической силе используется для «резки» сопряженной шестерни. Этот процесс устанавливает интервалы для параметров, которые являются механически возможными и жесткими (например, ограничения относительно системы). Делительные окружности являются геометрической производной кривой выигрыша в механической силе (т.е., этап 1106).
[0085] В данном варианте осуществления участок скольжения регулируемого механизма поворота соответствует углу между рукоятками (например, углу 70 между рукоятками на фиг.1A) приблизительно 140-115°, где приблизительно относится к±10°. Сравнительно, зубчатый участок соответствует углу между рукоятками приблизительно 115-0°. В других вариантах осуществления на основании ограничений относительно режущего инструмента приблизительные углы между рукоятками для каждого участка - зубчатого и участка скольжения - могут изменяться. Например, 12-ти дюймовая сучкорезная машина может иметь угол полного открытия между рукоятками приблизительно 90°. В этом примере участок скольжения может соответствовать 90-60°, и зубчатый участок соответствует 60-0°, где приблизительно составляет±5°. Как упомянуто выше, в соответствии с одним вариантом осуществления зубчатый участок может соответствовать двум третям хода резания, в то время как участок скольжения соответствует одной трети хода резания. Хотя определения углов между рукоятками могут отличаться на основании применения, следует понимать, что способ 1100 с графиками, изображенными и описанными в данном документе, по существу, используются для этих применений. В свою очередь, подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0086] Как показано на фиг.14, пик кривой 1401 выигрыша в механической силе установлен приблизительно на пике HAFC 1402 (этап 1105). Как упомянуто выше, «приблизительно» может отличаться на основании режущего инструмента, в котором используется этот способ. В одном варианте осуществления приблизительно соответствует углу между рукоятками±10°. В других вариантах осуществления могут быть использованы разные значения (например, угол между рукоятками±5°). Следует отметить, что это местоположение может отличаться от местоположения пика MCFC, и это является обычно итеративным процессом. Делительная окружность определена с использованием кривой выигрыша в механической силе, которая достигает пика приблизительно там, где HAFC достигает пика (этап 1106).
[0087] Определенные делительные окружности затем реализованы, например, в сучкорезной машине на фиг.1A-4B (т.е., этап 1107). Как упомянуто выше, в одном варианте осуществления определенные делительные окружности являются, по меньшей мере, частично эллиптическими. При каждом угле между ножами зубчатый участок выполнен с возможностью обеспечения приблизительно выигрыша в механической силе, полученного и представленного на фиг.14 (для 32-х дюймовой сучкорезной машины). Определенные делительные окружности основаны частично на HAFC, т.е., проценте силы (усилия), которую пользователь прикладывает для резки объекта. По существу, благодаря зубчатому участку регулируемой системы поворота получаемое усилие меньше, чем необходимое усилие человека для резки объекта без зубчатого механизма. Кривая получаемого усилия представлена на фиг.14 в виде кривой 1403. В свою очередь, как описано, определенные делительные окружности для зубчатого участка оптимизированы для минимизации усилия человека при приведении в действие режущего инструмента. Это признак может быть интересным для пользователя, что может привести к увеличению потенциала сбыта.
[0088] На фиг.15 проиллюстрирован способ 1500 минимизации усилия, необходимого для резки объекта с использованием режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, такого как изображенный и описанный выше со ссылкой на фиг.5-10B и 19, в соответствии с примером осуществления. Способ 1500, по существу, подобен способу 1100 и, в свою очередь, кратко описан. Различие между способом 1500 и способом 1100 состоит в том, что способ 1500 предназначен для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой. Более тонкие отличия объяснены и изображены на фиг.16-17.
[0089] Во-первых, получают данные о силе человека в зависимости от расстояния между рукоятками (1501). Данные о силе человека представляют собой среднюю максимальную силу, которую человек может прикладывать удобно при различных расстояниях между рукоятками. В соответствии с одним вариантом осуществления данные о силе человека являются измеренными данными, полученными для множества людей. Например, человек может сжимать рукоятки вместе (из открытого положения в закрытое положение) при конкретном угле между рукоятками, и сила измеряется, когда человек говорит или иначе показывает то, что это является силой, которую удобно прикладывать, даже если сила велика. В других примерах истинная максимальная сила может быть использована на этапе 1501. Подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия. В еще одних вариантах осуществления данные о силе человека моделируют, рассчитывают или иначе получают с использованием другого типа механизма (например, программное обеспечение для компьютерного моделирования). Во-вторых, получают данные о режущей силе в зависимости от угла между рукоятками (1502). Данные о режущей силе соответствуют силе, необходимой для резки объекта максимального размера для инструмента при различных углах между рукоятками. Подобно данным о силе человека, данные о режущей силе могут быть измерены, рассчитаны, смоделированы и т.д. В-третьих, полученные данные о силе человека отделяются полученными данными о режущей силе для заданной длины рукояток (1503). Посредством сохранения длины рукояток постоянной, отделение имеет те же единицы измерения. В-четвертых, получают кривую выигрыша в механической силе (1504). Как описано ниже, кривая выигрыша в механической силе может быть получена на основании одного или более ограничений (например, изменения максимального наклона на зубчатом участке регулируемой системы поворота) и с использованием любого типа механизма получения (например, программное обеспечение для компьютерного моделирования). В-пятых, кривая выигрыша в механической силе установлена для достижения пика приблизительно в том же местоположении, что и пик на этапе 1503 (1505). В одном варианте осуществления приблизительно соответствует углу между рукоятками±10° (например, пик кривой выигрыша в механической силе может быть установлен на пике на этапе 1503, если пик кривой выигрыша в механической силе находится в пределах угла между рукоятками±3° пика на этапе 1503). Относительно режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, в основном, режущий инструмент, приводимый в действие одной рукой, имеет относительно меньший разделительный угол полного открытия между рукоятками. По существу, определение «приблизительный» означает меньше. В одном варианте осуществления полостью открытый соответствует углу между рукоятками (например, угол 280) приблизительно 30°. В данном варианте осуществления первая область перемещения соответствует углу между рукоятками приблизительно 30-5°, и вторая область перемещения соответствует углу между рукоятками приблизительно 5° для полностью закрытого положения (например, 0°). Однако, следует понимать, что в других вариантах осуществления приблизительно может соответствовать углу между рукоятками с другим градусом, чем 3° (например, ±1°). На основании установленной кривой выигрыша в механической силе определяют делительную окружность для зубчатого участка (1506). В соответствии с одним вариантом осуществления после определения делительная окружность реализована с помощью режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, для уменьшения усилия, необходимого для резки объекта (1507).
[0090] Как упомянуто выше относительно фиг.12, для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, при уменьшении расстояния между рукоятками (т.е., угол 280 между рукоятками) сила, которую пользователь может прикладывать, обычно увеличивается. Что касается нижеследующих абзацев, эта кривая называется HCFC-HP (т.е., кривая предельной силы человека для ручного секатора). Как упомянуто выше, характеристики приложения силы для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, и режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, являются почти противоположными друг другу. Соответственно, каждый инструмент использует индивидуальную кривую максимальной силы человека для минимизации усилия, необходимого для резки объекта.
[0091] На фиг.16 показаны характеристики человека для ручного секатора с заданной длиной рукояток в соответствии с примером осуществления. Кривая 1601 представляет собой кривую силы для резки материала (MCFV-HP (ручной секатор)) для ручного секатора в соответствии с примером осуществления. В одном варианте осуществления кривая 1602 соответствует этапу 1502 способа 1500. Тогда как HCFC-HP получена с точки зрения пользователя, кривая 1301 получена с точки зрения объекта, подлежащего резке. Кривая 1601 представляет силу, необходимую для резки объекта максимального размера для режущего инструмента при различных углах между рукоятками. Примером получения кривой 1601 может быть, как изложено ниже. Множество объектов максимального размера может быть собрано и разрезано секатором. Сила может быть измерена (например, с помощью тензодатчика) и записана во время хода резания (например, от максимального угла между рукоятками до минимального угла между рукоятками). Используя данные кривой силы для множества объектов максимального размерра при каждом угле между рукоятками, соответствующие точки данных кривой силы могут быть усреднены (или быть максимальным значением, минимальным значением, значением среднеквадратического отклонения) и нанесены. После нанесения лучшая эмпирическая кривая может быть применена к данным режущей силы для резки для получения MCFC-HP. В других вариантах осуществления другие способы построения кривых могут быть использованы для получения MCFC-HP и других кривых, описанных в данном документе.
[0092] На фиг.16 кривая 1603 представляет предел удобного приложения для среднего взрослого (например, силу и/или усилие) при различных углах между рукоятками для постоянной длины рукояток. Поскольку HCFC-HP является функцией расстояния между рукоятками, и MCFC-HP является функцией угла между рукоятками, если длина рукояток остается постоянной, отделение HCFC-HP (т.е., кривой 1603, которая получена на основании постоянной длины рукояток), за счет MCFC-HP обеспечивает кривую коэффициента способности человека, ʺHAFC-HPʺ, (кривая 1602) (в соответствии с этапом 1503 способа 1500). Поскольку HCFC-HP отображает максимальную силу человека при заданном расстоянии между рукоятками, и величина силы, необходимой для резки объекта, может быть меньше величины максимальной силы, HAFC-HP представляет процент силы (т.е., усилия) в зависимости от положения, в котором пользователь должен прикладывать силу для резки объекта.
[0093] На фиг.17, изображено графическое представление выигрыша в механической силе в зависимости от угла между ножами для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, с регулируемой системой поворота в соответствии с примером осуществления. Кривая 1701 выигрыша в механической силе была построена посредством соблюдения ограничений относительно регулируемой системы поворота, и в этом примере ограничений относительно ручного секатора (режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой) (этап 1504). Например, такие ограничения включают в себя человеческие и физические ограничения, такие как максимальный угол открытия рукояток, длина рукояток и геометрическое ограничение и ограничение максимальной силы для резки объекта, подлежащего резке (т.е., объект максимального размера в качестве объекта для резки инструментом). Кроме того, имеются изменения максимального наклона, которые могут быть использованы с зубчатым участком регулируемой системы поворота. Соответственно, за счет соблюдения этих ограничений была получена изображенная кривая выигрыша в механической силе. Благодаря регулируемой системе поворота ровный линейный участок на кривой выигрыша в механической силе представляет собой единственный участок поворота, тогда как криволинейный участок представляет собой зубчатый участок регулируемой системы поворота. Как показано, первая область (зубчатый участок) соответствует выигрышу в относительно большей механической силе, чем вторая область (участок скольжения) хода резания. Подобно примеру, упомянутому выше, первая область перемещения для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, с регулируемой системой поворота соответствует углу между рукоятками приблизительно 30-5°, и вторая область перемещения соответствует углу между рукоятками приблизительно 5° для полностью закрытого положения (например, 0°). Соответственно, в этом случае первая область (зубчатый участок) составляет приблизительно 80% хода резания (угол полного открытия 30°, и 25° соответствует первой области). В других вариантах осуществления первая область может составлять две трети хода резания относительно одной трети второй области. В еще одних вариантах осуществления значение может изменяться (например, 50-50, 25-50 и т.д.). Это также верно для режущего инструмента, приводимого в действие двумя руками, несмотря на то, что вначале было описано относительно разделения на 2/3-1/3. Подразумевается, что все такие изменения находятся в пределах сущности и объема настоящего раскрытия.
[0094] Как показано на фиг.17, пик кривой 1701 выигрыша в механической силе установлен приблизительно на пике HAFC-HP 1702, которая представляет собой HCFC-HP с регулируемым механизмом поворота (этап 1505). Как упомянуто выше, «приблизительно» может отличаться на основании режущего инструмента, в котором используется этот способ. В одном варианте осуществления приблизительно соответствует углу между рукоятками±3°. В других вариантах осуществления может быть использовано другое значение (например, угол между рукоятками±5°. Следует отметить, что это местоположение может отличаться от местоположения пика MCFC-HP, и это обычно является итерационным процессом. Делительная окружность определена с использованием кривой выигрыша в механической силе, которая достигает пика приблизительно там, где достигает пика HAFC-HP (этап 1506).
[0095] Определенные делительные окружности затем реализованы, например, в ручном секаторе на фиг.5-10B (т.е., этап 1507). Следовательно, при каждом угле между ножами зубчатый участок выполнен с возможностью приблизительного обеспечения выигрыша в механической силе, полученного и представленного на фиг.17. Определенные делительные окружности основаны частично на HAFC-HP, т.е., проценте силы (усилия), которую пользователь прикладывает для разрезания объекта. По существу, благодаря зубчатому участку регулируемой системы поворота получаемое усилие (кривая 1703) меньше чем иное необходимое усилие человека для резки объекта без зубчатого механизма (кривая 1702). Следует отметить, что эта кривая будет изменяться, и, в свою очередь, делительные окружности для различных ручных инструментов, которые используют описанную регулируемую систему поворота.
[0096] Важно отметить, что конструкция и расположение элементов режущего инструмента, приводимого в действие рукой, изображенного в виде сучкорезной машины и секатора с регулируемой системой поворота, схематично изображенной в вариантах осуществления, являются только иллюстративными. Хотя только было описано подробно несколько вариантов осуществления в настоящем раскрытии, специалисты в данной области техники, которые изучают это раскрытие, легко поймут, что многие модификации возможны, по существу, без отхода от новых идей и преимуществ описанного объекта.
[0097] Соответственно, подразумевается, что все такие модификации включены в объем настоящего раскрытия. Другие замены, модификации, изменения и исключения могут быть выполнены в конструкции, рабочих условиях и расположении предпочтительных и других примеров осуществления без отхода от сущности настоящего раскрытия. Например, форма и положение пластины направляющего элемента могут изменяться в соответствии с необходимостью для осуществления изменения размеров, формы и геометрии других элементов режущего инструмента. Кроме того, тип и положения блокирующих устройств (например, ограничитель перемещения и копир) могут быть дополнительно изменены для осуществления изменений других элементов режущего инструмента. Кроме того, рукоятки, проходящие от первого режущего элемента и рычага, могут иметь любой подходящий размер и форму для соответствия конкретному типу режущих устройств и типу режущего инструмента (например, сучкорезные машины, ножницы, секаторы, триммеры и т.д.). Кроме того, например, тип и положения блокирующих выступов для режущего инструмента, приводимого в действие одной рукой, могут быть изменены для осуществления изменений других элементов режущего инструмента.
[0098] Порядок или последовательность процесса или этапов способа могут быть изменены или заново установлены в соответствии с альтернативными вариантами осуществления. В формуле изобретения подразумевается, что любой пункт, включающий в себя значение плюс функцию, включает конструкции, описанные в данном документе, которые осуществляют описанную функцию и не только конструктивные эквиваленты, но также эквивалентные конструкции. Другие замены, модификации, изменения и исключения могут быть выполнены в конструкции, рабочих условиях и расположении предпочтительных и других примеров осуществления без отхода от сущности настоящего раскрытия, как представлено в прилагаемой формуле изобретения.