单动作可转换美工刀和刮刀的制作方法

本发明总体上涉及手动工具的领域，更具体地，涉及一种单动作可转换美工刀和刮刀。

背景技术：

美工刀通常具有平行于手柄或壳体轴线的刀片切削刃，并且用于切割。另一方面，刮刀通常具有垂直于或正交于手柄的轴线且用于刮擦表面的刀片，例如从窗户刮下油漆或从平坦表面刮下其他材料。通常，美工刀和刮刀是两种单独的手动工具。这通常需要购买并储存两种单独的工具。

已在美国专利号3,518,758中提议一种具有可移动且可旋转的刀片的美工刀，其中所述刀片可以从刀柄内的位置移动到具有暴露的切削刃的位置。刀片也可以旋转到刮擦位置。然而，此工具需要双手操作，其中需要用一只手旋转旋钮以松开刀片，而用另一只手握住工具的壳体或手柄。另外，由于刀片是手动旋转的，因此需要触摸或操纵刀片，从而可能导致用户受伤。

在美国专利号8,739,414中公开了一种细长主体构件的类似多用途工具，所述细长主体构件被配置为将刀头安装装置可滑动地容纳在主体构件内。所述工具可以支撑美工刀片，所述美工刀片也可以移动到不同定向，例如多用途刀片位置或刮刀-分割器位置。然而，这也需要双手操作，这使得必须转动紧邻刀片的滚花旋钮，从而在将刀片从一个位置旋转到另一位置时可能会使用户受伤。

技术实现要素：

因此，本发明的目标是提供一种不具有现有技术工具的缺点的单动作可转换美工刀和刮刀。

本发明的另一目标是提供一种结构简单且制造经济的单动作可转换美工刀和刮刀。

本发明的另一目标是提供一种方便且易于使用的单动作可转换美工刀和刮刀。

本发明的又另一目标是提供一种可以通过使用单手快速将工具从一种功能转换到另一种功能的单动作可转换美工刀和刮刀。

本发明的另一目标是提供如同先前目标中的单动作可转换美工刀和刮刀，其是单动作的并且可以通过远离刀片的切削刃的制动器按钮的移动来实现从一种工具转换到另一种工具。

本发明的另一目标是提供一种单动作可转换美工刀和刮刀，使得可以在用户不因操纵刀片而受到伤害或必须使用户的手紧邻刀片的情况下使用所述单动作可转换美工刀和刮刀。

本发明的又一目标是提供一种正在讨论中的类型的单动作可转换美工刀和刮刀，其不需要将旋钮或其他施压构件手动拧紧到刀片，由此避免在用户疏忽地松动或未充分拧紧旋钮的情况下在使用期间发生故障。

为了实现上述目的以及从以下描述将变得显而易见的其他目的，本发明的当前优选实施例是一种单动作可转换工具，其包括：具有前端和后端以及限定纵向轴线的细长内部通道的细长壳体，且所述细长内部通道具有在所述前端处的开口和在所述细长壳体的侧壁中的细长开口，所述细长开口与所述通道连通并沿着基本平行于所述轴线的方向延伸。支架可滑动地安装以在完全缩回和完全延伸位置之间在所述内部通道内沿着所述轴线移动，所述支架包括双稳态结构的第一元件。所述通道内的滑动机构联接到所述支架以与所述支架在所述完全延伸位置与所述完全缩回位置之间共同移动，并且可以相对于所述支架超出所述完全延伸位置移动到转换位置，所述滑动机构进一步包括所述双稳态结构的第二元件。提供刀片支撑组件来固定所述刀片，所述刀片支撑组件可枢转地安装在所述支架上，以在两个大体正交的定向之间移动，所述两个大体正交的定向为第一切割定向与第二刮擦定向。致动器按钮可以从所述壳体的外部接近，且通过所述细长开口联接到所述滑动机构，以使所述支架和所述滑动机构在所述完全延伸位置与所述完全缩回位置之间滑动，并将所述滑动机构移动到所述转换位置；当所述致动器按钮被连续向前前进以将所述滑动机构从所述完全延伸位置移动到所述转换位置时，所述双稳态结构被布置成使所述刀片支撑组件和安装在所述刀片支撑组件上的任何刀片在所述两个正交定向之间交替地枢转。

附图说明

图1是根据本发明的单动作可转换美工刀和刮刀的透视图，其显示完全缩回的刀片；

图2类似于图1，但示出刀片处于操作延伸位置以实施用作美工刀的工具；

图3类似于图2，但是示出处于操作刮刀位置的刀片；

图4是图1所示的美工刀的分解图，其示出所述美工刀的操作部件；

图4a是刀片载体和刀片以及致动杆和安装在其上的过死点弹簧的放大透视图；

图4b是如图4a所示的刀片载体的正视图；

图5是其上安装有致动按钮的壳体的一部分或一个外壳的放大透视图，其示出附加内部细节、支架组件和联接到致动按钮的滑动机构；

图6a是联接到滑动机构的导轨从动件机构的局部透视图，所述滑动件被接合以沿行支架上的导轨；

图6b是图6a所示的导轨道的放大俯视图；

图6c是图6a和图6b所示的导轨的透视图，以示出导轨中每个斜面的末端处的下降或不连续性；

图7类似于图1，其示出为壳体的一个外壳被移除以在完全缩回位置中暴露刀片支撑组件和刀片；

图8类似于图7，以示出当刀片组件被移动到延伸位置来以作为图2中所示的美工刀的功能操作时的组成部件的位置；

图9类似于图3，在刀片已经旋转或翻转以将工具从美工刀转换成刮刀定向之后且在刀片支撑组件向内移动到如图3所示的操作刮刀位置之前，刀片支撑组件处于转换位置或区域中；

图10类似于图9，其示出在刀片支撑组件移动到刮刀定向时旋转刀片支撑组件的部件；

图11类似于图10，显示在刮刀操作模式期间释放致动器按钮并使刀片支撑组件缩回以抵靠壳体之后的情形；

图12是图1所示的工具的侧正视图，其示出刀片处于完全缩回位置时的部件的相对位置；

图13类似于图12，其示出刀片处于图2所示的延伸或美工刀片位置时；

图14类似于图13，显示当在操作定向之间旋转时，刀片支撑组件向外移动超出延伸位置到转换位置以清除壳体；

图15类似于图14，但示出刀片组件在向后移动以邻靠壳体之前旋转或翻转到刮刀位置或定向；

图16类似于图15，其中导轨从动件被定位成将刀片保持在刮刀位置中；

图17类似于图16，显示在将刀片组件拉入而与壳体接触以实现如图3所示的刮刀功能之后的情形；

图18说明在将刀片组件即将旋转或翻转到刀片切割定向之前刀片组件前进到转换位置；

图19类似于图18，显示在刀片组件已经旋转以在切割或美工刀片位置中对刀片进行定向之后的情形；

图20类似于图19，显示在刀片组件已被移动到延伸位置以提供工具的实用功能之后的情形；

图21类似于图20，显示在将致动器按钮移动到刀片支撑组件的缩回位置之后的情形；以及

图22示出工具的另一实施例，其中致动器按钮位于工具壳体的顶部，且支架组件被修改以适应致动器按钮的定位。

具体实施方式

现在具体参考附图，其中相同或相似部件始终用相同附图标记表示，且首先参照图1，单动作可转换多用途美工刀和刮刀通常由附图标记10表示。

工具10包括细长壳体12，所述细长壳体限定适于用作手柄或把手的纵向轴线，所述细长壳体可以由典型地用于此类工具的两个外壳12a、12b形成。壳体或手柄12具有前端12c和后端12d。如图所示，当组装外壳时，它们形成细长内部通道14，所述内部通道限定为具有轴线12′并且在前端12c处具有开口14′。如将更全面地描述，工具10具有内部刀片，所述内部刀片在图1中示出为处于缩回位置。然而，所述工具可以快速进入如图2所示的美工刀模式或如图3所示的刮刀模式，而无需接触或操纵刀片。

参考图4，支架16被可滑动地安装以沿着轴线12’沿着内部通道14移动到多个位置，如将要描述。支架16包括后板16a和配合支架构件16b，所述支架构件固定到背板16a以与背板共同地纵向或轴向移动。配合支架构件16b可以由铸铝形成。背板16a具备突片或其他引导构件16'，以沿着壳体12a内部的导轨40可滑动地安装支架16，如图所示。

在背板16a和配合支架构件16b的前端或前导端具备对准孔16c、16d。提供向内指向的突片16e、16f以形成用于将要描述的滑动机构36的轨道36b的引导件。倾斜的切口突片26设置于背板16a上用作止动件，来提供用于将要描述的刀片支撑组件18的支承表面。如图所示，提供纵向突片28、28a和28b来保持压缩弹簧34，以在背板16a位于最前面或转换位置时允许响应于在向前方向上施加的外力而朝向前端12c压缩所述压缩弹簧。拉伸弹簧32以任何合适方式在一端固定到背板16a，而弹簧的另一端固定到接近壳体12的后端12d的部分。拉伸弹簧32是用于正交地将支架16推向壳体的后端12d的偏压构件。可以手动推动支架16抵抗由弹簧32施加的张力朝向前端12c移动。

刀片支撑组件18用以支撑刀片20。刀片20可以是具有倾斜边缘20a、20b和切削刃20c的常规美工刀片。刀片支撑组件18具有成一定角度的前边缘18a，以基本最大化刀片的前侧或边缘20a的暴露以及切削刃20c和后边缘18b的长度。刀片支撑组件18在前端处在刀片上方具有突起22a，如图4所示，并且在后端处具有类似突起22b。还参考图4a和图4b，大体上细长部分从刀片支撑组件18的一个表面横向突出的，其用作限定分别具有凸轮表面18d'和18e'的相对的凸轮部分18d、18e的致动杆18c。在凸轮表面18d’、18e’之间设置有圆形或圆柱形突出部18f，其旨在可旋转地支撑于孔径或孔16d内。在刀片支撑组件(未示出)的另一侧上设置相似突出部，所述突出部可旋转地容纳于背板16a中的孔径或孔16c内，从而将刀片支撑组件18可旋转地支撑在支架16上。从致动杆部分18c的自由端延伸的是圆形突出部18g，在其上可枢转地联接有过死点(odc)弹簧24，所述弹簧的一端可枢转地固定到致动杆18c，而另一端或自由端被布置成与配合支架构件16b内的表面接合，如将要描述。

刀片支撑组件18固定刀片并且可枢转地安装于支架16上，以与支架在多个轴向位置和两个正交定向之间旋转和线性移动，所述两个正交定向包括图2中所示的第一定向和如图3所示的第二定向，在所述第一定向上刀片的切削刃大体平行于工具的轴线12’，在所述第二定向上刀片的切削刃大体正交或垂直于轴线。

提供滑动机构36，所述滑动机构联接到支架16，以与支架共同移动，包括支架的缩回、延伸、转换和其他中间位置。滑动机构包括：主体36a，其形成有向上和向下指向的轨道36b、以及突出的弹簧指36c，其具备至少一个但优选地两个间隔开的狭槽36d，如图所示。轨道36b被配置为可滑动地容纳于背板16a上的突片16e、16f内。细长臂36e在一端处可枢转地安装于主体36a上以使得所述臂可以相对于主体36a铰接，并且可以相对于图4所示的大致轴向定向在顺时针或逆时针方向上旋转。臂上的孔或孔径内的销36f用以实现铰接运动。在臂36e的前端或自由端处设置有销或导轨从动件36g，其在配对支架构件16b的方向上横向延伸并用作双稳态结构的一个元件。

致动器按钮38在壳体12的外部可接近，并且通过细长开口12'联接到滑动机构36来使支架16和滑动机构36沿着通道14在多个位置之间滑动，所述位置在当前优选的实施例中至少包括缩回位置、延伸位置和转换位置中，在缩回位置中刀片支撑组件18在壳体内完全缩回，在延伸位置中刀片支撑组件处于操作切割或刮刀位置，在转换位置中刀片支撑组件移动到支架16的最前位置，以使刀片支撑组件能够在清除壳体的同时从一个定向过渡到另一定向。致动器按钮38借助于容纳于狭槽36d内的突片38a、38b(未示出)与滑动机构36接合。

旋入的突片16e、16f用作用于向外延伸的导轨36b的引导件，以使得一旦支架16已经到达其最大向前或转换位置，那么当向致动器按钮38施加足够的前向压力以克服压缩弹簧34的弹簧恢复力时，可以相对于固定支架16沿轴线向前移动滑动机构36。在当前优选的实施例中，可以在至少缩回位置、延伸位置和转换位置之间将支架16手动移动超出刀片支撑组件的延伸位置。虽然当前优选的实施例实现将支架和刀片支撑组件移动到如图1所示的完全缩回位置，但是本发明还考虑了消除缩回位置，以使得刀片组件只能放置于延伸位置或操作位置和转换位置，以使得刀片20始终保持暴露。

一旦刀片支撑组件到达其转换位置，那么支架16无法再向前移动。然而，当对致动器按钮38施加足够的力且压缩弹簧34被压缩时，滑动机构36可以在压缩弹簧34的作用下相对于支架16沿着轴线逐渐向前移动。由于待更充分描述的原因，这使滑动机构36和臂36e移动，从而支撑销或表面导轨从动件36g。当致动器按钮在刀片支撑组件的转换位置中被释放时，出于待描述的原因，弹簧34使销36g向后递增地移动。

参考图5，示出外壳12b的内部以及配合支架构件16b的底面，另外还示出突片36i，所述突片的尺寸设置成容纳于突片28a、28b之间以与弹簧34接合。外壳12b的内表面形成有多个上下对准的段或条42a至42d，如图所示，它们在纵向或轴向上间隔开以提供对准的间隙或锁定凹槽44a至44c，以在滑动机构36上容纳突出部36h和36i。应了解，尽管优选地设置两组相对的条以将支架16正向地或可靠地锁定在期望位置，但是在顶部或底部只能使用一组条。间隙或凹槽44a用以将刀片组件18锁定在缩回位置，间隙或凹槽44b用以将支架锁定在延伸位置，而间隙或凹槽44c用以将支架锁定在转换位置。可以通过按下致动器按钮38以向着通道14的中心向内移动来使突出部36h、36i从间隙或凹槽中移出来获得选定间隙或凹槽。这释放滑动机构36以沿着轴线移动。接着，通过支架16以及滑动机构36的纵向或轴向移动，可以在任何期望锁定位置释放致动器按钮38。

在配合支架构件16b(图5)的内表面上，设置有连续的凹入的轨道或环48，其用作双稳态结构的适于容纳安装于臂36e上的导轨从动件或销36g的另一元件。销36g和导轨48一起形成表面导轨从动件结构，所述表面从动件结构具有形成捕获销或导轨从动件36g的连续闭合导轨48的表面。

参考图6a至图6c，导轨48是闭环或闭合导轨，其由多个倾斜的斜面48a至48d形成且以嵌入于更大“v”内的小“v”形状布置，如图所示。在每个斜面的末端处都设有一个台阶或下降部48a’至48d’。具体参考图6b，每个轨道或斜面的开始处的四个静止定位被标记为a至d。如将更充分地描述，位置a代表美工刀中的刀片支撑组件18的静止位置或刀片的切割位置。位置b是刀片组件翻转或旋转到刮刀位置的位置。位置c代表刀片支撑件处于刀片的刮刀位置时的静止位置。位置d是刀片组件沿着与美工刀或刀片的切割位置相反的方向上翻转或旋转的位置，此后表面从动机构返回到位置a。点d与c之间的轴向距离为52，而点d与a之间的轴向距离为53。一旦支架16不再能够在图9和图10所示的转换位置处向前移动，那么引导机构36和压缩弹簧34被布置成确保滑动机构36的增量移动至少等于s3。如将更详细地描述，导轨或沟槽48与滑动机构36的销36g之间的接合用作双稳态结构，以通过在致动器按钮38连续前进以将滑动机构移动超出转换区域内的刀片支撑件的位置时在切割位置与刮擦位置之间枢转刀片支撑组件来在两个成角度定向之间交替地枢转刀片支撑件18。

在所描述实施例中，双稳态结构至少包括用于移动导轨从动销36g和导轨或沟槽48的滑动机构36，并且可以包括压缩弹簧34。然而，可以使用可以通过致动器按钮38的连续前进使刀片支撑组件在两个成角度位置之间枢转的任何双稳态结构。

图4a和图4b所示的致动杆或凸轮18c和圆形突出部18f可以与刀片支撑组件一体地形成，或者可以是通过任何合适的手段固定地附接到刀片支撑组件的单独部件。

过死点(odc)弹簧24在一端24a处具有环，所述环在杆或凸轮部分18e的自由端处围绕圆柱形突出部18g松散地联接。弹簧24的另一自由端24b被布置成受限于配对支架构件16b的拐角凹槽16g(图5)内，在工具的操作期间端24b被固持、保持或约束在其中。弹簧24在致动杆或凸轮18c旋转时弯曲，且当所述弹簧经过弹簧24的死点状态时，弹簧卡扣到松弛状态，同时与刀片支撑组件18一起推动或辅助致动杆或凸轮18c，以移动到刀片固持器组件18的备用位置或定向。因此，当致动器按钮38充分向前移动以迫使弹簧24弯曲超出其过死点位置时，弹簧24加速刀片保持器组件从一个定向向另一个定向的过渡。尽管公开了用于提供此动作的弹簧24，但是对于本领域技术人员应清楚的是，可以使用具有相同或相似功能但具有不同程度的优势的其他odc布置。弹簧32和34是优选的但是是可选的，且可以在没有这种弹簧的情况下操作并使用工具，在此情况下手动施加轴向移动。

尽管图5示出形成3个间隙或凹槽44a至44c的条42a至42d，来容纳用于将滑动机构36和支架16锁定于三个固定位置中的突片或突出部36h。应该清楚，可以沿着壳体的纵向长度设置形成附加间隙的附加条，来向支架且因此为刀片支撑组件18提供附加锁定位置或止动件。例如，代替如图2所示而完全延伸刀片，可能需要部分地延伸刀片，以使得仅暴露切削刃20a的一小部分或尖端。例如，在切割盒子或纸箱同时防止损坏其中的内容物时，这很有用。

现在将描述工具的操作。参考图7，示出刀片支撑组件18的完全缩回位置，其中致动器按钮38处于其最后位置。突片部分36h和36i处于间隙或凹槽44a内(图5)。此时，销或导轨从动件36g位于导轨48的点a处(图6b)。当期望延伸刀片20以在美工刀或切割模式下使用时，向内按压致动器按钮38，从而使弹簧指36c偏转，由此使突出部36h、36i从凹槽或间隙44a移动。这释放支架16和滑动机构36以朝向壳体的前端12c向前移动。当突片或突出部36h、36i与间隙或凹槽44b对准时，释放致动器按钮38允许突出部被接收于其中，由此锁定支架16和滑动机构36免受附加纵向或轴向移动。在此位置中，刀片支撑组件18处于图2和图8所示的位置中。销或导轨从动件36g仍位于导轨的点a处(图6b)。如果期望将工具从美工刀转换成刮刀，那么再次按下致动器按钮38，由此使得支架和刀片支撑组件能够进一步向前运动。凸起或突出部36h和36i被移动以锁定于间隙或凹槽44c中，从而将刀片支撑组件方置于图10所示的转换位置中。刀片支撑组件18现已经移动到最外侧位置，在所述最外侧位置中刀片支撑组件18可以旋转，同时清除壳体12并从一个定向翻转到另一定向。为了实现从刀到刮刀模式的转换，向内且向前按压致动器按钮38。在转换位置中，已经移动到其在通道14中的最前位置后，支架16无法再向前移动。然而，滑动机构36可以抵抗压缩弹簧34的动作而逐渐前进，所述压缩弹簧试图使滑动机构恢复到支架16与滑动机构36正交地对准的位置。

滑动机构36相对于现在静止的支架16的相对前进导致销或导轨从动件36g从点a向前和向下移动(如图9和10所示)，并沿着斜面48a距离53到达点b。如图7所示，由于斜面48d的端部处的台阶48d’，销或导轨从动件36g无法沿上路径48d移动。当销36g到达点b时，臂36e的自由端与致动杆18c的下部18e接合并在表面18e'上施加力，从而使致动杆18c在顺时针方向上旋转，如图10所示，这使得整个刀片支撑组件18在顺时针方向上旋转以将刀片定向在刮刀位置或定向。此时释放致动器按钮38使滑动机构36向后递增地移动距离52，同时用所述滑动机构拉动臂36e和销或从动件36g，从而使销36g到达图6b中的位置c。由于不连续部48a’，销36g必须沿行导轨部分48b的路径，而不能沿着斜面48a返回。当释放致动器按钮38时，弹簧32使整个刀片组件向后移动，以使刀片支撑组件18上的突起22a、22b在开口14'的两侧与上支承表面12e和下支承表面12f邻接。通过使图8所示的尺寸“l”略大于狭槽或开口14'(图13)的高度“h”，可以确保这一点。在图13中，刀片组件18的高度“h”使其在所示出美工刀模式下或位置中延伸穿过狭槽。此外，距离“l”被选择为通过使“l”大于h且优选地更接近于“h”(其是整个壳体的高度)来确保与壳体或手柄12完全配合接触的距离。

通过将销36g定位于图6b中的点c，致动器按钮38的进一步向前移动再次克服弹簧34的压缩力，从而再次使滑动机构36相对于背板16a向前前进。臂36e和从动销36g的前进致使销现在沿斜面48c向上移动，并在48c′处的台阶或不连续部处下降到点d。当销36g移动到位置d时，臂36e的自由端在致动杆或凸轮18c的部分18d的表面18d'上施加力，从而导致刀片支撑组件18在逆时针方向上旋转或枢转，如图19所示，从而使刀片恢复到美工刀的位置或模式。一旦发生此过渡，那么致动器按钮38的释放允许压缩弹簧34使滑动机构36相对于支架16逐渐向后移动距离53，从而向后拉销36g。所述销可以现在向上移动斜面48d，移动超出不连续部48d’，并再次停留在图6b中的位置a处。刀片再次位于图2所示的位置。在用作美工刀之后，致动器按钮38可以再次向内按压并向后推动，以使工具返回到如图1和图12所示的初始状态。

前述内容被认为仅说明本发明的原理。此外，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和改变，因此不希望将本发明限于所示出并描述的确切构造和操作，且因此，可以采用所有合适的修改和等效物，同时落入本发明的范围内。

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