DE69429486T2

DE69429486T2 - Kraftbetätigte Handschere

Info

Publication number: DE69429486T2
Application number: DE69429486T
Authority: DE
Inventors: Herrmann J. Raymond
Original assignee: Bettcher Industries Inc
Current assignee: Bettcher Industries Inc
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: EP0647509B1; US5375330A; JPH07155481A; US5476119A; EP0647509A3; DE69429486D1; US20020116824A1; EP0647509A2; TW272157B

Description

Hintergrund der Erfindung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine verbesserte kraftbetätigte Schere, die für Schneidanwendungen in der Industrie von Nutzen ist. Insbesondere eignet sich die verbesserte Schere der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in der lebensmittelverarbeitenden Industrie zum Schneiden und Zurichten von Fleisch und vor allem zum Schneiden von Geflügel. Die Erfindung betrifft ein handgeführtes kraftbetätigtes Werkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es aus US- A-2,743,707 bekannt ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Handgeführte, handbetätigte herkömmliche Scheren werden zum Schneiden und Zurichten von Fleisch und anderen Lebensmittelprodukten verwendet. Herkömmliche Scheren werden auch in einer Vielzahl anderer Industriezweige zum Schneiden von dünnen Lagen wie zum Beispiel Stoff, Textilien oder dünnen Metallen verwendet. Wer mit den herkömmlichen Scheren arbeitete, mußte beim Schneiden eine relativ große Anstrengung aufwenden, und oft befand sich das Handgelenk der Bedienungsperson in einer unnatürlichen Stellung. Ein wiederholtes Arbeiten in dieser Stellung und eine große Anstrengung beim Schneiden konnte zu einer Verletzung des Handgelenks der Bedienungsperson führen. Um die zur Betätigung solcher herkömmlichen Scheren notwendige Anstrengung zu verringern, wurden kraftbetätigte Scheren entwickelt.
Die meisten bekannten kraftbetätigten Scheren haben verschiedene Nachteile. Zum Beispiel haben die meisten solcher Scheren keinen ähnlichen physischen Aufbau wie herkömmliche Scheren, und die Bewegung der Klingen kann nicht im selben Ausmaß und in derselben Art und Weise gesteuert werden wie bei herkömmlichen handbetätigten Scheren.
Es wurden kraftbetätigte Schneidvorrichtungen zum Zuschneiden von Pflanzen entwickelt, die ähnlich wie handbetätigte Gartenscheren arbeiten. Der Aufbau der kraftbetätigten Schneidvorrichtungen eignet sich jedoch nicht für eine herkömmliche handbetätigte Schere, die normalerweise zum Schneiden von Fleisch, Geflügel, Pappe, schwerem Stoff und dergleichen verwendet wird, und die kraftbetriebene Bewegung der Klingen wird nicht in einer für Scheren mit relativ langen Klingen idealen Weise gesteuert. Bei solchen handbetätigten Scheren erstrecken sich ein Daumenring und eine Fingerschlaufe in eine Richtung quer zur Erstreckung von zwei relativ geraden Schneidklingen. Bei vielen kraftbetätigten Schneidvorrichtungen erfolgt das Schneiden mittels einer "Schnappfunktion", wo sich eine Klinge durch die Betätigung eines Auslösers gegen oder quer über eine andere Klinge schließt. Die Schließgeschwindigkeit bzw. das Ausmaß des Schließens oder beides kann die Bedienungsperson nicht mehr steuern, sobald die Schließfunktion einsetzt. Es besteht also ein Bedarf an einer kraftbetätigten oder kraftunterstützten Schere, die ähnlich wie eine herkömmliche handbetätigte Schere angeordnet, betätigt und gesteuert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine handgeführte kraftbetätigte Schere. Die kraftbetätigte Schere der vorliegenden Erfindung überwindet die Nachteile der oben erwähnten bekannten kraftbetätigten Scheren und anderer Scheren, indem sie in ihrem physischen Aufbau und in ihrer Funktionsweise den herkömmlichen handbetätigten Scheren sehr ähnlich ist. Weitere Bedienungsvorteile der handgeführten kraftbetätigten Schere der vorliegenden Erfindung sind eine steuerbare Schließgeschwindigkeit der Klingen und ein steuerbares Ausmaß des Schließens.
Form und Ausrichtung der Klingen der Schere der vorliegenden Erfindung und die Beziehung der Handgriffe zu den Klingen sind ähnlich wie bei herkömmlichen Scheren. Im Gebrauch schwenkt ein Handgriff unabhängig von den beiden Klingen und dem anderen Handgriff. Die relative Schwenkbewegung der Klingen wird über ein Gestänge und einen Servomechanismus gesteuert, so daß die Funktionsweise der einer herkömmlichen handbetätigten Schere entspricht. Während des Betriebs der Schere der vorliegenden Erfindung folgt die Klingenbewegung der Bewegung des Handgriffs zwischen einer relativ geöffneten und einer relativ geschlossenen Stellung der Klingen.
Die Haltung beim Gebrauch und die physische Anordnung der Schere der vorliegenden Erfindung ist ergonomisch von Vorteil. Die relative Anordnung der Handgriffe und der Klingen minimiert beim normalen Gebrauch insbesondere die Abweichung von einer natürlichen Ausrichtung des Handgelenks. Die relative Stellung der Handgriffe und der durch einen Stellmotor bereitgestellte Kraftverstärker trägt zu einer Reduzierung von Verletzungen infolge einer Überbeanspruchung bei. Eine relative Verringerung des Betrages der zum Schließen der Klingen erforderlichen Bewegung der Handgriffe sorgt für eine Verringerung der von einer Bedienungsperson aufzuwendenden Anstrengung, was zu einer Verringerung von Verletzungen infolge einer Überbeanspruchung führen dürfte. Eine verbesserte Steuerung beim Schneiden erhält man durch Ändern des Kraft- und Geschwindigkeitsverlaufs beim Schließen der Klingen. Das heißt, die Geschwindigkeit der Klingenbewegung verringert sich im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Griffbewegung, wenn sich die Klingen in die geschlossene Stellung bewegen. Gleichzeitig wird die Schließkraft erhöht, um einen geringer werdenden mechanischen Vorteil beim Schließen der Klingen auszugleichen.
Es wird ein Fluidstellglied bereitgestellt, das eine der Klingen für eine Schwenkbewegung antreibt. Ein Regelventil reguliert den Fluidstrom zu dem Stellglied. Ein Sicherheitsventil verlangt, daß sich der Daumen der Bedienungsperson in der Arbeitsstellung befindet, bevor die Schere arbeitet. Stellglied, Regelventil und Sicherheitsventil sind in einem kompakten Rahmen eingebaut oder auf diesem gelagert, wobei der Rahmen auch als Handgriff wirkt. Die Klingen und sonstigen Handgriffe sind auf dem Rahmen gelagert und ergeben ein kompaktes, leichtes und ausgewogenes Werkzeug.
In ihren weiter gefaßten Ausgestaltungen betrifft die vorliegende Erfindung also handgeführte kraftbetätigte Werkzeuge und insbesondere Scheren. Die Erfindung wird zwar in Verbindung mit der bevorzugten Schere beschrieben, doch versteht es sich, daß auch andere Elemente, die eine gewünschte Aufabe in ähnlicher Weise lösen, in gleicher oder ähnlicher Weise wie die Scherenklingen angeordnet und betrieben werden können.
Die Schere umfaßt eine erste und eine zweite Klinge zum Schneiden nach einer relativen Schwenkbewegung von einer ersten geöffneten Stellung in eine zweite geschlossene Stellung. Ein Rahmen trägt die Klingen für eine relative Schwenkbewegung um eine Achse. Es ist ein erster Handgriff und ein zweiter, relativ dazu schwenkbarer Handgriff vorgesehen. Einer der Handgriffe ist so gelagert, daß er unabhängig von den Klingen um eine Achse schwenken kann. Der schwenkbare Handgriff erstreckt sich in einer zu der zweiten Klinge entgegengesetzten Richtung relativ zu der Achse. Der andere Handgriff erstreckt sich in einer zu der ersten Klinge entgegengesetzten Richtung relativ zu der Achse. Ein Stellglied schwenkt die zweite Klinge relativ zu der ersten Klinge, um eine Schneidwirkung zwischen den Klingen zu erzeugen. Ein Servomechanismus wird gesteuert durch die Bewegung der zweiten Klinge und des schwenkbaren Handgriffs, um die Funktion des Stellglieds dahingehend zu steuern, daß die zweite Klinge relativ zu der ersten Klinge in Koordination mit der Bewegung des schwenkbaren Handgriffs geschwenkt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine handgeführte fluidbetätigte Schere. Die Schere umfaßt eine erste und eine zweite Klinge und eine Einrichtung, die die Klingen für eine relative Schwenkbewegung um eine Achse schwenkbar miteinander verbindet. Ein den Daumen aufnehmender Handgriff und ein die Finger aufnehmender Handgriff sind dabei enthalten. Einer der Handgriffe ist unabhängig von den Klingen schwenkbar gelagert. Der andere Handgriff ist relativ zu der ersten Klinge feststehend gelagert und erstreckt sich im allgemeinen diametral entgegengesetzt von der ersten Klingen relativ zu der Achse. Der schwenkbare Handgriff erstreckt sich in eine entgegengesetzte Richtung und ist diametral von der zweiten Klinge relativ zu der Achse versetzt, wenn sich die zweite Klinge in einer vollständig geöffneten Stellung befindet. Ein Fluidstellglied ist zwischen dem feststehenden Handgriff und der zweiten Klinge eingebaut, um die zweite Klinge relativ zu der ersten Klinge in Koordination mit der Bewegung des schwenkbaren Handgriffs zu bewegen. Ein das Fluid steuernder Servomechanismus wird gesteuert durch die Bewegung der zweiten Klinge und des schwenkbaren Handgriffs, um die Funktion des Fluidstellglieds zu steuern.
Die Klingen können problemlos ausgewechselt werden. Die Klingen sind für eine relative Schwenkbewegung gelagert. Eine Klinge hat eine im wesentlichen gerade Schneidkante und ist so konstruiert, daß sie in einem Tragrahmen befestigt werden kann. Die andere Klinge hat eine im wesentlichen gerade Schneidkante und ist so konstruiert, daß sie relativ zu dem Rahmen schwenkbar ist. Die schwenkbare Klinge hat einen Betätigungsabschnitt, der sich in einer zu dem Drehpunkt entgegengesetzten Richtung von einem Schneidabschnitt der Klinge in einem stumpfen Winkel im Bereich von etwa 120º bis 170º relativ zu einem Abschnitt der Schneidkante erstreckt.
Der Betätigungsabschnitt hat einen Antriebsschlitz, der einen Abschnitt eines Antriebsgelenks aufnimmt, das mit einer Kolbenstange des Fluidstellglieds verbunden ist. Länge und Winkel des Betätigungsabschnitts der schwenkbaren Klinge und die Länge, über die sich der Schlitz erstreckt, sowie die Lage des Drehpunkts sind mit dem Antriebsgelenk koordiniert, um eine Größe und Anordnung der Teile zu ermöglichen, aufgrund derer die Teile leichter in dem Bereich der Schere angeordnet werden können, der in der Handfläche der Hand der Bedienungsperson zu liegen kommt. Länge und Winkel des Betätigungsabschnitts erzeugen gleichzeitig eine relativ große Hebelwirkung zwischen der Klinge und dem Stellzylinder über einen Schneidweg von 45 Grad der relativen Schwenkbewegung der Klingen. Die Bereitstellung einer relativ großen Hebelwirkung stellt geringere Rückstellkräfte am Drehpunkt der Klingen sicher. Geringere Rückstellkräfte erlauben ein niedrigeres Konstruktionsgewicht und eine längere Lebensdauer. Eine relative große Hebelwirkung erlaubt auch die Verwendung eines relativ schlanken Stellzylinders, der bei den normalerweise üblichen Luftdrücken eine ausreichende Kraft bereitstellen kann.
Die schwenkbare Klinge hat auch einen hinteren Abschnitt, der einen Teil des Betätigungsabschnitts bildet. Der hintere Abschnitt hat eine Auflagefläche, die zu einer gegenüberliegenden Fläche der feststehenden Klinge weist. Ein Teil der gegenüberliegenden Fläche der feststehenden Klinge ragt zu der Auflagefläche der schwenkbaren Klinge, so daß die Schneidkanten der Klingen dorthin in Kontakt miteinander vorgespannt werden, wo sich die Schneidkanten schneiden.
Das Fluidstellglied betätigt die schwenkbare Klinge über ein auf dem Rahmen gelagertes Antriebsgelenk. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat das Antriebsgelenk die Form eines Kniehebels. Das Antriebsgelenk ist ungefähr längs einer Mittellinie der feststehenden Klinge in einem Abstand von dem Drehpunkt der beweglichen Klinge gelagert, der relativ niedrige Rückstellkräfte an den Dreh- und Antriebspunkten über den vollen Hub des Fluidstellglieds sicherstellt. Außerdem sorgt die Kombination eines größeren Abstandes zwischen dem Klingendrehpunkt und dem Ausgang des Stellglieds und auch zwischen dem Klingendrehpunkt und dem Drehpunkt des Antriebsgelenks für eine ausreichende Hebelwirkung und genügend Hub, um ein relativ schlankes Stellglied verwenden zu können, das mit dem normalerweise üblichen Luftdruck betrieben werden kann.
In ihren breiteren Ausgestaltungen betrifft die Erfindung also eine handgeführte kraftbetätigte Schere mit einem Antriebsgelenk, das an einer Stelle längs der Mittellinie der ersten Klinge schwenkbar auf dem Rahmen gelagert ist. Das Antriebsgelenk hat einen ersten Schenkel, der mit einer beweglichen Stange des Stellglieds gekoppelt ist. Das Antriebsgelenk hat einen zweiten Schenkel, der mit der zweiten Klinge gekoppelt ist, um die zweite Klinge bei der Bewegung der Stange des Stellglieds zu verschwenken. Das Antriebsgelenk ist im allgemeinen L-förmig. Das Verhältnis des ersten Schenkels zu dem zweiten Schenkel des Antriebsgelenks liegt im Bereich von 1,15 bis 1,85, um der schwenkbaren Klinge den mechanischen Vorteil einer relativ großen Hebelwirkung zu verschaffen.
Ein Servoventil regelt den Zustrom von Druckfluid zu dem Fluidstellglied, um die schwenkbare Klinge zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung zu bewegen, was der Bewegung des schwenkbaren Handgriffs entspricht. Das Servoventil wird über ein Gestänge betätigt, das mit der beweglichen Klinge und dem schwenkbaren Handgriff gekoppelt ist. Das Servoventil hat zwei Kolben, die auf einem mittigen Ventilschaft bewegt werden können, der wiederum durch das Gestänge bewegt werden kann. Ventilelemente auf den Kolben, der Schaft und ein sie umschließendes Gehäuse wirken zusammen, um die Zu- und Ableitung von Fluid zu dem Fluidstellglied in Reaktion auf die relative Stellung des Gestänges zu steuern.
In seiner grundlegenden Konstruktion umfaßt das Servoventil der vorliegenden Erfindung einen Ventilkörper, eine durch den Körper begrenzte langgestreckte Kammer und zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Ringkolben, die unabhängig voneinander in Längsrichtung in dem Körper bewegbar sind. Jeder Kolben hat einen inneren ringförmigen ersten Ventilsitz und eine äußere ringförmige erste Dichtungsfläche. Ein hin- und herbewegbarer Ventilschaft ist von den Kolben umgeben. Zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende, voneinander beabstandete ringförmige zweite Dichtungsflächen werden in einem festen Abstand voneinander von dem Ventilschaft getragen, wobei sich die Kolben zwischen den zwei zweiten Dichtungsflächen befinden und auf dem Ventilschaft hin- und herbewegbar sind. Jede der zweiten Dichtungsflächen ist so angeordnet, daß sie mit einem der inneren ringförmigen ersten Ventilsitze zusammenwirkt, um den Fluidstrom längs des Ventilschaftes von einem Fluideinlaß zwischen den Kolben zu regeln. Zwei ringförmige zweite Ventilsitze sind in dem Ventilkörper befestigt. Jeder der ringförmigen zweiten Ventilsitze ist so angeordnet, daß er die äußere ringförmige erste Dichtungsfläche von einem der beiden Kolben berührt, um die Längsbewegung der Kolben voneinander weg zu begrenzen und den Fluidstrom vorbei an den äußeren ringförmigen ersten Dichtungsflächen zu regeln. Die Kolben umfassen jeweils eine Fläche zur Kraftübertragung auf den Kolben in eine Richtung weg von dem anderen Kolben. Eine erste Öffnung zu der Kammer befindet sich zwischen den Kolben und dient als Fluideinlaß in die Kammer. Eine zweite und eine dritte Öffnung zu der Kammer, die jeweils zu einem der zweiten Ventilsitze gehört, läßt Fluid aus der Kammer ausströmen und kann durch die Kolben verschlossen werden. Eine vierte und eine fünfte Öffnung zu der Kammer befindet sich in Längsrichtung auswärts von den Kolben und den zweiten Ventilsitzen, um Fluid dem Fluidstellglied zuzuführen und Fluid von diesem aufzunehmen. Durch den Abstand zwischen den zwei zweiten Dichtungsflächen und den Abstand zwischen den zwei ringförmigen zweiten Ventilsitzen können die Kolben entweder (a) den Strom von der ersten Öffnung zu einer der anderen Öffnungen verhindern, wenn sich der Ventilschaft in einer ersten Stellung bzw. Ruhestellung befindet, und den Strom durch die vierte und fünfte Öffnung und nur eine von der zweiten und dritten Öffnung erlauben, wenn sich der Ventilschaft in einer anderen als der ersten Stellung befindet, oder (b) alternativ und vorzugsweise einen eingeschränkten Strom von der ersten Öffnung gleichermaßen zu der vierten und fünften Öffnung ermöglichen, wenn sich der Ventilschaft in einer ersten Stellung befindet, und den bevorzugten Strom durch die vierte oder fünfte Öffnung und nur eine von der zweiten und dritten Öffnung erlauben, wenn sich der Ventilschaft in einer anderen als der ersten Stellung befindet. Mit dieser Alternative soll eine ruhigere Funktionsweise erreicht werden, indem beide Seiten des Stellzylinders mit Druck beaufschlagt werden, wenn sich der Ventilschaft in der ersten Stellung bzw. Ruhestellung befindet.
Das Gestänge zur Betätigung des Servoventils in Reaktion auf die Bewegung sowohl des schwenkbaren Handgriffs als auch der schwenkbaren Klinge umfaßt ein Antriebsgelenk, ein Klingengelenk, ein Ausgleichsgelenk und ein Stellgliedgelenk. Durch das Antriebsgelenk wird der Stellzylinder mit der schwenkbaren Klinge gekoppelt. Das Klingengelenk bewegt sich mit der Klingenbewegung und überträgt die Bewegung der Klinge auf das Ausgleichsgelenk. Das Ausgleichsgelenk bewegt sich proportional zum Unterschied zwischen der Bewegung der Klinge und der Bewegung des schwenkbaren Handgriffs. Das Stellgliedgelenk überträgt die Bewegung des Ausgleichsgelenks auf das Servoventil. Diese Bewegung ist ungefähr proportional zum Unterschied zwischen der Stellung der schwenkbaren Klinge und ihrer beabsichtigten Stellung, die aus der Stellung des schwenkbaren Handgriffs ermittelt wird.
Durch die Konstruktion und Bauweise des Gestänges ergibt sich ein Unterschied in der Klingengeschwindigkeit und -kraft, wenn sich die Klingen aus einer geöffneten Stellung schließen. Infolge der Konstruktion und Anordnung des Ausgleichsgelenks nimmt die Klingengeschwindigkeit beim Schließen der schwenkbaren Klinge (d. h. wenn der Klingenwinkel in bezug auf die feststehende Klinge kleiner wird) gegenüber der Geschwindigkeit des schwenkbaren Handgriffs immer weiter ab. Vorzugsweise ändert sich das Verhältnis der Klingenbewegung zur Bewegung des Auslösers von einem Verhältnis von 5 zu 1 oder mehr bei geöffneten Klingen zu einem Verhältnis von 2 zu 1 oder weniger bei im wesentlichen geschlossenen Klingen. Das Gestänge steuert die Bewegung der schwenkbaren Klinge über einen größeren Winkel als der Winkel, in dem sich der schwenkbare Handgriff bewegt, wodurch sich im Vergleich zu einer herkömmlichen handbetätigten Schere der Abstand verkleinert, den die Hand der Bedienungsperson zurücklegen muß, um eine Schneidwirkung zu erreichen.
Es wird ein Servomechanismus mit einem Gestänge bereitgestellt, das eine schwenkbare Klinge einer handgeführten fluidbetätigten Schere bewegt in Koordination mit der Bewegung eines unabhängig davon schwenkbaren Handgriffs, aber mit einer Geschwindigkeit relativ zu einer feststehenden Klinge, die in Reaktion auf die Bewegung des Handgriffs abnimmt, wenn sich die Klinge von einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung bewegt. Die Erfindung sieht ferner eine abnehmende Geschwindigkeit der Klingenbewegung relativ zur Stellung des Handgriffs vor, wenn sich die Klinge von einer geöffneten Stellung in eine geschlossene Stellung bewegt. Die Erfindung stellt ferner einen fluidbetätigten Servomechanismus bereit, der eine schwenkbare Klinge durch einen größeren Winkel bewegt als der Winkel, durch den ein steuernder Handgriff bewegt wird.
Die Funktion der Schere wird verhindert, wenn eine Bedienungsperson sie nicht so ergriffen hat, daß der Daumen der die Schere betätigenden Hand in den feststehenden Handgriff der Schere eingreift. Dies gelingt durch ein im Rahmen des Werkzeugs gelagertes Sicherheitsventil, wobei das Ventil normalerweise geschlossen ist und den Strom von Arbeitsfluid zu dem Stellzylinder verhindert. Ein das Ventil betätigender Hebel ragt von dem Ventil in eine den Daumen aufnehmende Öffnung des feststehenden Handgriffs und wird, wenn sich der Daumen ganz in der Öffnung befindet, durch den Daumen in eine Stellung geschwenkt, in der das Sicherheitsventil geöffnet wird. Das Sicherheitsventil dient auch zum Vorspannen des Hebels in die den Daumen aufnehmende Öffnung, wenn das Sicherheitsventil geschlossen ist.
In ihren breiteren Ausgestaltungen stellt die Erfindung also eine handgeführte fluidbetätigte Schere bereit, die folgendes umfaßt: eine erste und eine zweite Klinge, eine Einrichtung, die die Klingen für eine relative Schwenkbewegung schwenkbar miteinander verbindet, einen den Daumen aufnehmenden Handgriff, einen fingerbetätigten Handgriff, wobei einer der Handgriffe für eine Schwenkbewegung unabhängig von den Klingen gelagert ist und einer relativ zu der ersten Klinge feststehend ist, wobei der für eine Schwenkbewegung gelagerte Handgriff unabhängig von den beiden Klingen zu dem anderen Handgriff hin und von diesem weg geschwenkt werden kann, ein Fluidstellglied, das zwischen dem feststehenden Handgriff und der zweiten Klinge wirkt, ein Sicherheitsventil, das wahlweise den das Fluidstellglied in Betrieb setzenden Fluidstrom erlaubt oder unterbricht, und eine Sicherheitsventilsteuerung mit einem Abschnitt, der bewegbar ist zwischen einer ersten Stellung, in der er in eine den Daumen aufnehmende Öffnung des den Daumen aufnehmenden Handgriffs ragt und den Strom unterbricht, und einer zweiten Stellung, in der er aus der Öffnung herausbewegt wird, wenn sich der Daumen einer Bedienungsperson in der Öffnung befindet und den Strom erlaubt. Vorzugsweise umfaßt die Schere ein einstückig mit dem den Daumen aufnehmenden Handgriff ausgebildetes Gehäuse, wobei sich das Sicherheitsventil in dem Gehäuse befindet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, aus der Lektüre der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich; darin zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer handgeführten kraftbetätigten Schere, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wobei sich die Handgriffe und Klingen jeweils in einer vollständig geschlossenen Stellung befinden;
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei sich Teile in einer vollständig geöffneten Stellung befinden;
Fig. 3 eine teilweise perspektivische Ansicht der Schere von Fig. 1, wobei Teile der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden und nur die wesentlichen beweglichen Teile veranschaulicht sind;
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, in der die relative Stellung einiger Teile der Schere veranschaulicht ist;
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Rahmen- und Griffabschnitts der Schere von Fig. 1;
Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Schere von Fig. 1 zur Veranschaulichung des Rahmens und der Klingen;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Abschnitts der Schere von Fig. 6, wobei die Teile zusammengefügt sind;
Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Rahmens und des Handgriffs der Schere;
Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Rahmens und des Handgriffs von Fig. 8, betrachtet aus einer anderen Richtung;
Fig. 10 eine Draufsicht einer auswechselbaren Klinge der Schere;
Fig. 11 eine Draufsicht einer anderen auswechselbaren Klinge der Schere;
Fig. 11a eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der in Fig. 11 veranschaulichten Klinge;
Fig. 12 eine Seitenansicht der in Fig. 11 veranschaulichten Klinge längs der Linie 12-12 von Fig. 11;
Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht eines axialen Endabschnitts der Klinge von Fig. 12;
Fig. 13a eine Ansicht ähnlich Fig. 13, in der ein alternativer axialer Endabschnitt der Klinge veranschaulicht ist;
Fig. 14 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der wesentlichen beweglichen Teile der Schere von Fig. 1;
Fig. 15 eine Draufsicht eines Fluidstellglieds, eines Antriebsgelenks und einer Klinge der Schere;
Fig. 16 eine vergrößerte Längsschnittansicht des Servoregelventils und des Sicherheitsventils der Schere;
Fig. 17A-H schematische Längsschnittansichten des in Fig. 16 veranschaulichten Servoregelventils, wobei Teile in verschiedenen Arbeitsstellungen veranschaulicht sind; und
Fig. 18 eine graphische Darstellung des Verhältnisses der Änderung im Klingenwinkel relativ zur Änderung im Griffwinkel als Funktion des relativen Winkels zwischen den Klingen.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Überblick

Eine handgeführte kraftbetätigte Schere 20, die die vorliegende Erfindung verkörpert, ist in Fig. 1 veranschaulicht. Die Schere 20 umfaßt eine schwenkbare Klinge 22, die relativ zu einer anderen Klinge 24 zwischen der in Fig. 2 veranschaulichten vollständig geöffneten Stellung und der in Fig. 1 veranschaulichten vollständig geschlossenen Stellung hin- und herbewegbar ist. Eine Schneid- oder Scherwirkung ergibt sich zwischen den Schneidkanten 42, 44 (Fig. 2) der Klingen 22 bzw. 24 während der Bewegung der schwenkbaren Klinge 22 relativ zu der Klinge 24 von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Schere 20 sehr ähnlich wie eine herkömmliche handbetätigte Schere erscheint und funktioniert. Diese herkömmliche Funktionsweise ist vorteilhaft, weil wenig oder gar keine Schulung für oder Anpassung an die kraftbetätigte Schere 20 erforderlich ist.
Die Klingen 22, 24 sind in einem Rahmen 62 um eine Achse AA gelagert. Der Rahmen 62 trägt die Klinge 24 in einer festen relativen Stellung. Die Klinge 22 ist relativ zu dem Rahmen 62 und relativ zu der feststehenden Klinge 24 um die Achse AA schwenkbar. Ein Daumengriffabschnitt 64 ist in dem Rahmen 62 ausgebildet zur Aufnahme des Daumens einer Bedienungsperson, um die Schere 20 zu stützen und zu bedienen. Ein Fingerschlaufengriff 66 ist in dem Rahmen 62 für eine Schwenkbewegung gelagert. Die Klingen 22, 24 und der Fingerschlaufengriff 66 sind also alle in dem Rahmen 62 längs der Achse AA gelagert. In Reaktion auf die Schwenkbewegung des Handgriffs 66 relativ zu dem Rahmen 62 und dem Daumengriffabschnitt 64 wird die Klinge 22 mechanisch angetrieben, um relativ zu der Klinge 24 zu schwenken.
Der Rahmen 62 trägt auch einen Servomechanismus 82 (Fig. 1-5) zur Regelung der zum Schwenken der Klinge 22 aufgewandten Kraft. Der Servomechanismus 82 umfaßt ein Servoregelventil 84 (Fig. 3) und ein Sicherheitsventil 86, ein Stellglied 88, ein Antriebsgelenk 102 und ein Rückführgestänge 104. Das Antriebsgelenk 102 überträgt die Kraft von dem Stellglied 88 auf die schwenkbare Klinge 22. Das Rückführgestänge 104 ermittelt den Unterschied zwischen der Stellung des Fingerschlaufengriffs 66 relativ zu dem Rahmen 62 und der Stellung der schwenkbaren Klinge 22 relativ zu dem Rahmen. Das Rückführgestänge 104 teilt den Unterschied zwischen der Stellung der Klinge 22 und der Stellung des Schlaufengriffes 66 dem Servoregelventil 84 mit. Das Regelventil 84 erlaubt oder sperrt wahlweise den Strom eines Energieträgers zu dem Stellglied 88. Die Energie wird vorzugsweise durch ein Fluid wie zum Beispiel Druckluft bereitgestellt. Offensichtlich kann jedoch auch mit hydraulischer oder elektrischer Energie gearbeitet werden.

Bauweise

Der Rahmen 62 (Fig. 8 und 9) trägt alle Teile der Schere 20. Der Daumengriffabschnitt 64 ist einstückig in dem Rahmen 62 ausgebildet, um den Daumen einer Bedienungsperson aufzunehmen. Der Rahmen 62 umfaßt außerdem eine Ausnehmung 120 (Fig. 8), eine Ausnehmung 122 (Fig. 6 und 9), eine Auslaßöffnung 129 (Fig. 9), eine Zylinderhalterung 124 (Fig. 8 und 9), Ventilkammern 126, 128 (Fig. 9), eine Sicherheitshebelöffnung 142 und einen Befestigungshaken 144. Durch den Befestigungshaken 144 können der Rahmen 62 und die. Schere 20 während des Gebrauchs mit einer Gewichtsausgleichsvorrichtung wie zum Beispiel einer Feder von konstanter Kraft verbunden werden.
Die Ausnehmung 120 (Fig. 8) in dem Rahmen 62 nimmt das Rückführgestänge 104 und den Drehzapfenabschnitt des Fingerschlaufengriffs 66 auf. Eine Halterung 118 ist einstückig auf dem Rahmen 62 ausgebildet und steht im allgemeinen senkrecht von einer einen Abschnitt der Ausnehmung 120 begrenzenden Seitenfläche 116 ab. Die Halterung 118 ist in einer Öffnung 119 (Fig. 14) in dem Drehzapfenabschnitt des Fingerschlaufengriffes 66 satt anliegend für eine Schwenkbewegung um die Achse AA aufgenommen. Die Ausnehmung 120 bleibt während der Betätigung der Schere 20 unbedeckt, damit man das Rückführgestänge 104 und den Schlaufengriff 66 sehen kann. Die unbedeckte Ausnehmung 120 erlaubt das problemlose Entfernen von Verunreinigungen, die in die Ausnehmung gelangen und mit dem Rückführgestänge 104 oder dem Drehzapfenabschnitt des Fingerschlaufengriffes 66 in Berührung kommen können. Eine Rückstellfeder 226 (Fig. 14) befindet sich in der Ausnehmung 120 und greift sowohl an dem Fingerschlaufengriff 66 als auch an dem Rahmen 62 an. Die Rückstellfeder 226 spannt den Schlaufengriff 66 ständig in eine vollständig geöffnete Stellung vor, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist.
Ein Ausnehmungsabschnitt 130 (Fig. 8) begrenzt einen Raum, der mit der Ausnehmung 120 und der Ausnehmung 122 in Verbindung steht, um eine Wechselwirkung zwischen den Klingen 22, 24, dem Fingerschlaufengriff 66, dem Servomechanismus 82 und dem Rückführgestänge 104 zu ermöglichen. Der Ausnehmungsabschnitt 130 befindet sich zwischen der Ausnehmung 120 und dem Daumengriffabschnitt 64. In der Ausnehmung 130 ist das Antriebsgelenk 102 (Fig. 4 und 5) aufgenommen. Das Antriebsgelenk 102 ist in dem Ausnehmungsabschnitt 130 in Öffnungen 132 für eine Schwenkbewegung um einen durch die Öffnung ragenden Stift 134 gelagert. Das Antriebsgelenk 102 (Fig. 4 und 5) verbindet das Stellglied mit der schwenkbaren Klinge 22. Das Antriebsgelenk 102 zwingt die Klinge 22 dazu, relativ zu dem Rahmen 62 und relativ zu der feststehenden Klinge 24 in Reaktion auf die Bewegung eines Teils in dem Stellglied 88 zu schwenken.
Die Ausnehmung 122 in dem Rahmen 62 nimmt die Klingen 22, 24 auf. Ein Hohlraum 146 (Fig. 6 und 9) in der Ausnehmung 122 erstreckt sich koaxial im Inneren der Halterung 118, die von der Fläche 116 zu der Ausnehmung 120 ragt. Die Öffnung 146 nimmt ein Halteelement 148 auf, auf dem die Klingen 22, 24 gelagert sind. Die Klinge 22 sitzt fest auf dem Halteelement 148 für eine Schwenkbewegung um die Achse AA. Die Klinge 24 sitzt ebenfalls fest auf dem Halteelement 148. Die Klinge 24 ist relativ zu dem Rahmen 62 durch eine Fläche 150 der Klinge befestigt, die an Flächen 152, 154 der Ausnehmung 122 angreift, was eine Bewegung der Klinge relativ zu dem Rahmen 62 verhindert. Die Flächen 152, 154 in der Ausnehmung 122 liegen auf diametral entgegengesetzten Seiten der Klinge 24 relativ zu der Achse AA, um an den Flächen 150 und 150B der mit dem Halteelement 148 in Verbindung stehenden feststehenden Klinge 24 anzugreifen, um auf die Klinge 24 wirkende Rückstellkräfte aufzunehmen. Die Klingen 22, 24 sind in Fig. 2 in der vollständig geöffneten Stellung dargestellt. Die schwenkbare Klinge 22 ist in einem spitzen Winkel W von etwa 40º bis 45º relativ zu der feststehenden Klinge 24 angeordnet. Dieser Winkel W kann jedoch für spezielle Anforderungen vorbestimmt und verändert werden, beispielsweise mit Hilfe eines anderen Servomechanismus 82, einer anderen Klinge 22 oder eines anderen Rahmens 62.
Die Ausnehmung 122 wird durch eine Abdeckplatte 162 (Fig. 6 und 7) verschlossen, nachdem die Klingen 22, 24 darin aufgenommen sind. Der Rahmen 62 und die Abdeckplatte 162 schützen die Klingen 22, 24 vor in die Ausnehmung 122 gelangenden Verunreinigungen. Die Abdeckplatte 162 umfaßt einen Körperabschnitt 160 zum Schließen der Ausnehmung 122, und um zu verhindern, daß sich die Klingen 22, 24 und das Halteelement 148 seitlich aus der Ausnehmung heraus in eine Richtung längs der Achse AA bewegen.
Die Abdeckplatte 162 kann relativ zu dem Rahmen 62 in die durch Pfeile 159 (Fig. 6) auf der Außenseite der Abdeckplatte angedeuteten Richtungen bewegt werden, um den Zugang zu den Klingen 22, 24 zu ermöglichen. Ein Verbindungsabschnitt 157 geht von dem Körperabschnitt 160 aus, um die Abdeckplatte 162 schwenkbar und verschieblich an dem Rahmen 62 zu befestigen. In dem Verbindungsabschnitt 157 ist ein Schlitz 157S zur Aufnahme eines Stifts 157P ausgebildet. Durch den Schlitz 157S kann die Abdeckplatte 162 verschoben sowie relativ zu dem Stift 157P geschwenkt werden. Der Schlitz 157S hat über seine Breite die Form einer Sanduhr, so daß die den Schlitz begrenzenden Wände biegsam sind, um die Abdeckplatte 162 in eine von zwei Richtungen zu drücken, in denen sie verschoben werden kann, um die Abdeckplatte mehr in der geschlossenen oder in der geöffneten Stellung zu halten. Die Abdeckplatte 162 kann ungehindert aus dem Rahmen 62 herausgeschwenkt werden, wenn die Abdeckplatte axial in eine durch den Öffnungspfeil 159 angedeutete geöffnete Stellung bewegt wird, indem Haltenasen 151, 153 aus ihren jeweiligen Aufnahmeschlitzen 1515, 1535 gelöst werden.
Ein Fingergriff 155 ist auf einem Körperabschnitt 160 vorgesehen, um die Abdeckplatte 162 in eine geöffnete Stellung zu bewegen, die den Zugang zu der Ausnehmung 122 und den Klingen 22, 24 erlaubt. Jede Haltenase 151, 153 umfaßt eine Schräge 151R, 153R, die in einem jeweiligen Schlitz 151S, 153S in dem Rahmen 62 aufgenommen ist. Die Schrägen 151R, 153R sind verjüngt, damit die Nasen 151, 153 relativ leicht in einen Schlitz 1515, 153S eingeführt werden können und damit die Abdeckplatte 162 in Richtung längs der Achse AA in die Ausnehmung 122 hineingedrückt werden kann. Damit ist sichergestellt, daß die nach innen weisende Fläche der Abdeckplatte 162 an einer Buchse 149 auf dem Halteelement 148 angreift, um eine Seitwärtsbewegung der Klingen 22, 24 und des Halteelements 148 aus der Ausnehmung 122 heraus zu verhindern.
Die Stellgliedhalterung 124 (Fig. 8) ragt aus dem Rahmen 62 und umfaßt zwei voneinander beabstandete Finger 125, die einen Zughaken bilden. In der Stellgliedhalterung 124 ist ein Befestigungsabschnitt 164 (Fig. 3) des Stellglieds 88 zwischen den Fingern 125 schwenkbar aufgenommen. Das Stellglied 88 ist also an einem Ende schwenkbar an dem Rahmen 62 befestigt. Das Stellglied 88 umfaßt eine Stange 166 (Fig. 14), die in eine dem Befestigungsabschnitt 164 entgegengesetzte Richtung davon ausgeht.
Die Stange 166 ist an einem Kolben 168 (Fig. 17A) hin- und herbewegbar in einer zylindrischen Kammer 182 in dem Stellglied 88 befestigt. Der Kolben 168 teilt die Kammer 182 in eine "Öffnungs"kammer 184 von veränderlichem Volumen und in eine "Schneid"kammer 188 von veränderlichem Volumen. Wenn ein unter Druck stehender Fluidstrom durch die Öffnung 186 in die Öffnungskammer 184 geleitet wird und Fluid aus der Schneidkammer 188 abgelassen wird, zwingt der größere Druck in der Öffnungskammer den Kolben 168 und die Stange 166 dazu, sich in Klingenöffnungsrichtung axial nach rechts zu bewegen, wie in Fig. 17A zu sehen ist. Die sich in Klingenöffnungsrichtung bewegende Stange 166 bewegt die Klinge 24 durch das Antriebsgelenk 102 in Richtung auf die vollständig geöffnete Stellung, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist. Wenn Fluiddruck durch die Öffnung 190 in die "Schneid"kammer 188 geleitet wird und Fluid aus der Schneidkammer 184 ausströmt, werden der Kolben 168 und die Stange 166 gezwungen, sich in Schneidrichtung der Klinge nach links zu bewegen, wie in Fig. 17A zu sehen ist. Die sich in Schneidrichtung der Klinge bewegende Stange 166 bewegt die Klinge 24 durch das Antriebsgelenk 102 in Richtung auf die vollständig geschlossene Stellung, wie in Fig. 1 veranschaulicht ist. Das Stellglied 88 ist relativ zu dem Rahmen 62 angeordnet und so dimensioniert, daß es bequem in die Handfläche einer Hand einer Bedienungsperson der Schere 20 paßt. Das Stellglied 88 liefert genügend Kraft, um Gegenstände wie zum Beispiel Hühnerknochen zu schneiden.
Das Servoregelventil 84 (Fig. 3, 16 und 17A-H) ist in der Ventilkammer 128 aufgenommen, die sich vollständig durch den Rahmen 62 erstreckt. Das Servoregelventil 84 ist durch fluidführende Leitungen 222, 224 (Fig. 3, 4 und 17A) funktional mit dem Stellglied 88 verbunden. Die Leitungen 222, 224 können sich innerhalb oder außerhalb des Rahmens 62 befinden. Vorzugsweise verlaufen die Leitungen 222, 224 außerhalb, wobei die Leitung 222 in eine von den Klingen 22, 24 weg weisende Nut in dem Daumengriffabschnitt 64 paßt. Das Sicherheitsventil 86 ist in der Ventilkammer 129 aufgenommen, die sich nur teilweise durch den Rahmen 62 erstreckt.
Ein Sicherheitshebel 202 (Fig. 5) ist in dem Daumengriffabschnitt 64 des Rahmens 62 um einen Stift 204 schwenkbar gelagert. Am Ende eines relativ langen Schenkelabschnitts des Sicherheitshebels 202 ragt ein Knopf 206 unter Vorspannung des Sicherheitsventils 86 in die Daumenöffnung 142 des Daumengriffabschnitts 64. Wenn eine Bedienungsperson einen Daumen in die Daumenöffnung 142 steckt, wird der Knopf 206 niedergedrückt und der Hebel 202 schwenkt um den Stift 204.
Ein relativ kurzer Endabschnitt 208 des Hebels 202 bewegt eine Stange 210 (Fig. 5 und 16) in dem Sicherheitsventil 86 in eine Stellung, die den Fluiddruck von einem Fluideinlaß 211 durch einen Kanal 212 zu dem Servoregelventil 84 gelangen läßt. Wenn der Knopf 206 nicht gedrückt ist, wird ein Rückschlagventil 216 in dem Sicherheitsventil 86 durch eine Feder 217 vorgespannt, um den Strom von Druckfluid zu dem Kanal 212 und dem Servoregelventil 84 zu sperren. Damit ist sichergestellt, daß das Stellglied 88 mit Fluiddruck beaufschlagt wird, um die Klinge 24 nur dann zu bewegen, wenn eine Bedienungsperson einen Daumen in der Daumenöffnung 142 in dem Daumengriffabschnitt 64 des Rahmens hat und die Schere 20 bedienen kann.
Zu einer Schneid- oder Scherwirkung kommt es beim Schließen der Klinge 24 relativ zu der Klinge 22 von der in Fig. 2 veranschaulichten Stellung in die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung. Die Klinge 22 ist relativ zu dem Rahmen 62 um das Element 148 und die Achse AA schwenkbar. Die Klinge 22 ist in Reaktion auf die Bewegung des Schlaufengriffes 66 relativ zu dem Rahmen 62 schwenkbar. Wenn sich die Schere 20 in der vollständig geschlossenen Stellung befindet, wie in Fig. 1 veranschaulicht, liegen die Klingen 22, 24 Seite an Seite miteinander in Eingriff stehend übereinander.
Die schwenkbare Klinge 22 ist in Fig. 10 näher veranschaulicht. Die schwenkbare Klinge 22 umfaßt eine Öffnung 242, die sich durch die Klinge erstreckt und so dimensioniert ist, daß sie genau über das Element 149 paßt. Die schwenkbare Klinge 22 umfaßt einen relativ langen Schneidabschnitt 244, der von der Öffnung 242 ausgeht und auf dem die Schneidkante 42 ausgebildet ist. Die schwenkbare Klinge 22 umfaßt einen Betätigungsabschnitt 246, der sich von der Öffnung 242 in eine Richtung weg von dem Schneidabschnitt 244 in einem stumpfen Winkel B relativ zu einem geraden ungeschliffenen Kantenabschnitt 247 erstreckt, der sich direkt unter der Öffnung 242 befindet und an die Schneidkante 42 angrenzt. Der stumpfe Winkel B liegt im Bereich von 120º bis 170º und beträgt vorzugsweise 145º.
Die Erstreckung E1 des Betätigungsabschnitts 246 von der Mitte der Öffnung 242 ist kleiner als die Erstreckung E2 des Schneidabschnitts 244 von der Mitte der Öffnung. Das Verhältnis der Erstreckung E2 des Schneidabschnitts 244 zur Erstreckung E1 des Betätigungsabschnitts 246 liegt im Bereich von 1 : 1 zu 10 : 1 und beträgt vorzugsweise 4,,9 : 1. Die Erstreckung E2 des Schneidabschnitts 244 beträgt vorzugsweise 5 Inch von der Mitte der Öffnung 242 bis zur Spitze der Klinge. Die Erstreckung E1 beträgt vorzugsweise 1,020 Inch von der Mitte der Öffnung 242 bis zu einer Stirnfläche 249 des Betätigungsabschnitts.
Die schwenkbare Klinge 22 besteht vorzugsweise aus einem geeigneten Metall wie zum Beispiel Edelstahl. Die Schneidkante 42 ist durch einen geeigneten Vorgang wie zum Beispiel durch Schleifen und/oder Polieren in der Klinge 22 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Schneidkante 42 im wesentlichen gerade. Offensichtlich kann die Schneidkante 42 jedoch in jede geeignete Form gebracht werden, die notwendig ist, um eine gewünschte Schneidfunktion auszuführen, wie zum Beispiel in die Form eines geraden Abschnitts und eines gekrümmten Endabschnitts an der Spitze mit einem relativ großen Radius.
Der Betätigungsabschnitt 246 der Klinge 22 umfaßt einen langgestreckten Schlitz 248, der in die Stirnfläche 249 mündet und sich zu der Öffnung 242 hin erstreckt. Der Schlitz 248 wird durch zwei parallele Seitenflächen 250, 252 begrenzt, die sich in eine Richtung im wesentlichen parallel zu einer von der Mitte der Öffnung 242 ausgehenden Linie in einem Winkel von 145º relativ zu dem ungeschliffenen Kantenabschnitt 247 erstrecken. Der Betätigungsabschnitt 246 hat außerdem zwei im wesentlichen parallel verlaufende Flächen 254, 256, die sich in eine Richtung parallel zu dem Schlitz 248 erstrecken, der die Seitenflächen 250, 252 des Betätigungsabschnitts begrenzt. Der Schlitz 248 nimmt ein Antriebselement 258 (Fig. 14 und 15) des Antriebsgelenks 102 auf, damit die Klinge 22 relativ zu der feststehenden Klinge 24 schwenken muß, wenn sich das Antriebsgelenk dreht. Ein Endstück 284 befindet sich auf dem Betätigungsabschnitt 246 gegenüber der Öffnung 242 von dem Schneidabschnitt 244 aus gesehen. Das Endstück 284 umfaßt eine Auflagefläche 288 auf der Klinge 22.
Die feststehende Klinge 24 ist in Fig. 11-13 näher veranschaulicht. Die feststehende Klinge 24 umfaßt eine Öffnung 280, einen Schneidabschnitt 282 und ein Befestigungsende 290. Die Öffnung 280 ist so ausgebildet, daß ein Abschnitt des Halteelements 148 und 149 genau passend darin aufgenommen ist. Das Halteelement 148, die Klingenflächen 150 und 150B und die Rahmenflächen 152, 154 wirken zusammen, um eine Bewegung der Klinge 24 relativ zu dem Rahmen 62 zu verhindern. Die Schneidkante 44 der feststehenden Klinge 24 ist durch Schleifen und/oder Polieren in dem Schneidabschnitt 282 ausgebildet. Die Schneidkante 44 hat einen geraden Abschnitt angrenzend an das Befestigungsende 290 und einen distalen Endabschnitt mit einer leichten Krümmung; zum Beispiel mit einem Radius im Bereich von 100-200 Inch. Die Schneidabschnitte 244, 282 der jeweiligen Klingen 22, 24 sind zwischen ihren Spitzen und jeweiligen Öffnungen 242, 280 leicht voneinander weg gebogen. Eine alternative feststehende Klinge 24A (Fig. 11A) umfaßt eine Kugelspitze 286 am Ende des Schneidabschnitts 282A, was beim Ausnehmen von Schlachtkörpern hilfreich ist.
Das Befestigungsende 290 (Fig. 12 und 13) der feststehenden Klinge 24 ist relativ zu der Öffnung 280 diametral entgegengesetzt zu dem Schneidabschnitt 282 angeordnet. Das Befestigungsende 290 hat einen Abschnitt 287, der gemäß Fig. 12 und 13 während der Fertigung der Klinge 24 von einer aus Fig. 12 und 13 ersichtlichen unteren Seitenfläche 292 der Klinge weg nach oben gebogen wird. Dieser verformte Abschnitt 287 des Befestigungsendes 290 stellt sicher, daß sich der gebogene Abschnitt 287 in eine Richtung parallel zur oberen Seitenfläche 294, aber versetzt davon erstreckt. Der gebogene Abschnitt 287 des Befestigungsendabschnitts 290 ragt vorzugsweise 0,010 Inch aus der oberen Seitenfläche 294 der Klinge 24. Der gebogene Abschnitt 287 des Befestigungsendes 290 wird vorzugsweise nach dem Verformungsvorgang flach geschliffen, um eine Oberfläche zu bilden, die im allgemeinen parallel ist mit der oberen Seitenfläche 294 der Klinge 24.
Ein alternatives Befestigungsende 290A (Fig. 13A) der feststehenden Klinge 24A (Fig. 11A) ist relativ zu der Öffnung 280 diametral entgegengesetzt zu dem Schneidabschnitt 282 angeordnet. Das Befestigungsende 290A hat einen Abschnitt 287A, der gemäß Fig. 13A während der Fertigung der Klinge 24A weg von einer aus Fig. 13 ersichtlichen oberen Seitenfläche 294 der Klinge nach oben verformt wird. Dieser verformte Abschnitt 287A des Befestigungsendes 290A wird hergestellt, indem eine untere Seitenfläche 292A, die sich in eine Richtung parallel zu der oberen Seitenfläche 294A erstreckt, mit einem Stempel in Eingriff gebracht wird, um die Ausnehmung 289 zu bilden. Der verformte Abschnitt 287A des Befestigungsendabschnitts 290A wird durch den Stempel gedrückt und ragt vorzugsweise 0,010 Inch aus der oberen Seitenfläche 294A der Klinge 24A. Der verformte Abschnitt 287A des Befestigungsendes 290A wird vorzugsweise nach dem Verformungsvorgang flach geschliffen, um eine mit der oberen Seitenfläche 294A der Klinge 24A im allgemeinen parallele Fläche zu bilden.
Die Schneidkanten 42, 44 können einander gegenüberliegen, wenn die Klingen entsprechend in dem Rahmen 62 montiert sind. Wenn die Klingen 22, 24 relativ zueinander verschwenkt werden, greift der verformte Abschnitt 287 des Befestigungsendes 290 der feststehenden Klinge 24 an der Auflagefläche 288 in dem Endstück 284 der schwenkbaren Klinge 22 an. Der Eingriff zwischen dem verformten Abschnitt 287 und der Auflagefläche 288 stellt sicher, daß die Schneidkanten 42, 44 ständig zueinander vorgespannt sind, um miteinander in Berührung zu kommen und um während des Schließens der Klinge 22 relativ zur Klinge 24 einen wandernden Schneidpunkt zu schaffen.
Das Antriebsgelenk 102 ist ein im allgemeinen L-förmiger Kniehebel. Wie in Fig. 14 und 15 veranschaulicht, ist das Antriebsgelenk 102 für eine Schwenkbewegung um den Stift 134 gelagert. Der Stift 134 ist in den Öffnungen des Rahmens 62 aufgenommen und verläuft ungefähr entlang der Längsmittellinie der feststehenden Klinge 24. Das Antriebsgelenk 102 dreht sich in dem Rahmen 62 an einer Stelle zwischen der Stange 166 des Stellglieds 82 und dem Schlitz 248 der schwenkbaren Klinge 22. Ein relativ längerer Schenkel 302 des Antriebsgelenks 102 ist mit der Stange 166 durch einen Stift 306 verbunden. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Stifte 134 und 306 beträgt vorzugsweise 1,24 Inch. Der relativ kürzere Schenkel 304 des Antriebsgelenks 102 ist mit dem Betätigungsabschnitt 246 der schwenkbaren Klinge 22 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Schenkel 304 und dem Schlitz 248 der schwenkbaren Klinge 22 erfolgt über den Stift 258, der in Gleiteingriff mit der Klinge steht. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Stifte 258 und 134 beträgt vorzugsweise 0,83 Inch.
Das Verhältnis der Abstände des längeren Schenkelabschnitts 302 zum kürzeren Schenkelabschnitt 304 liegt im Bereich von 1,15 : 1 bis 1,85 : 1 und beträgt vorzugsweise etwa 1,50 : 1. Dieses "Schenkelverhältnis" größer 1,0 sorgt für eine Zunahme der auf den Betätigungsabschnitt 246 der Klinge 22 übertragenen Kraft im Vergleich zu der durch die Stange 166 auf das Antriebsgelenk 102 aufgebrachten Kraft. Diese Vervielfachung der Kraft infolge des mit dem Antriebsgelenk 102 verbundenen mechanischen Vorteils erlaubt, daß eine relativ große Schneidkraft zwischen den Klingen 22, 24 aufgebracht wird. Gleichzeitig kommt es beim Schließen der Klinge zu einer Abnahme der Winkelbewegung der Klinge 22 im Vergleich zur Winkelbewegung des langen Schenkels 302. Die abnehmende Winkelbewegung sorgt für einen proportional ansteigenden Betrag der auf die Klinge 22 aufgebrachten Kraft, was zum Teil den Abfall der Schneidkraft ausgleicht, zu dem es kommt, wenn der Schneidpunkt zum Ende der Klinge wandert.
Durch die Schwenkbewegung des Antriebsgelenks 102 um den Stift 134 wird die Klinge 22 um die Achse AA geschwenkt, indem der Stift 258 in dem Schlitz 248 an der Klinge angreift. Wenn zum Beispiel die Stange 166 des Stellglieds 88 gezwungen wird, sich axial nach links zu bewegen, wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, schwenkt der längere Schenkelabschnitt 302 des Antriebsgelenks 102 im Uhrzeigersinn um den Stift 134, so daß der Schenkelabschnitt 304 anschließend im Uhrzeigersinn um den Stift schwenkt. Die bogenförmige Bewegung am Stift 258 ist jedoch kleiner als die bogenförmige Bewegung am Stift 306. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Abstand vom Mittelpunkt von Stift 134 zum Mittelpunkt von Stift 258 kleiner ist als der Abstand vom Mittelpunkt von Stift 134 zum Mittelpunkt von Stift 306.
Der Fingerschlaufengriff 66 ist in der Ausnehmung 120 in dem Rahmen 62 aufgenommen. Der Fingerschlaufengriff 66 schwenkt relativ zu der Halterung 118 um dieselbe Achse AA wie die Klinge 24. Der Fingerschlaufengriff 66 schwenkt um 20º bis 25º relativ zu dem Rahmen 62 zwischen der in Fig. 2 veranschaulichten vollständig geöffneten Stellung und der in Fig. 1 veranschaulichten vollständig geschlossenen Stellung, oder um die Hälfte der bogenförmigen Bewegung der schwenkbaren Klinge 22. Der Fingerschlaufengriff 66 umfaßt einen Fingergriffabschnitt 322, um darin bis zu vier Finger der Hand einer Bedienungsperson gegenüber dem Daumen aufzunehmen. Der Fingergriffabschnitt 322 ist vorzugsweise durchgängig und geschlossen, so daß die Finger einer Bedienungsperson den Schlaufengriff 66 in beide Richtungen für eine Schwenkbewegung um die Halterung 118 bewegen können, und wirkt auch als Schutz für die Finger.
Ein Drehzapfenabschnitt 320 des Schlaufengriffes 66 umschließt die Halterung 118 und ist schmaler als die Breite des Fingergriffabschnitts 322. Die Rückstellfeder 226 greift an einer Stirnfläche 326 auf dem Drehzapfenabschnitt 320 des Fingerschlaufengriffes 66 an, um den Fingerschlaufengriffabschnitt 322 ständig in die vollständig, geöffnete Stellung vorzuspannen, wie in Fig. 2 veranschaulicht.
Ein Klingengelenk 340 (Fig. 14) ist Teil des Rückführgestänges 104. Das Klingengelenk 340 ist außerdem auf dem Halteelement 118 in der Öffnung 338 für eine Schwenkbewegung um die Achse AA aufgenommen. Das Klingengelenk 340 befindet sich in der Ausnehmung 120 des Rahmens 62. Das Klingengelenk 340 ist axial versetzt von dem Drehzapfenabschnitt 320 des Schlaufengriffes 66.
Das Klingengelenk 340 erfaßt die Bewegung der schwenkbaren Klinge 22 und teilt diese Bewegung einem Ausgleichsgelenk 362 in dem Rückführgestänge 104 mit. Das Klingengelenk 340 erfaßt die Bewegung der schwenkbaren Klinge 22 an einem Ende durch Eingriff in den Stift 258 in dem Antriebsgelenk 102, der sich durch einen Schlitz 342 des Klingengelenks erstreckt. Die Bewegung des Klingengelenks 340 wird auf das Ausgleichsgelenk 362 durch einen Stift 344 an einer Stelle relativ zu der Öffnung 338 übertragen, die dem Schlitz 342 im allgemeinen gegenüberliegt. Der Abstand von der Achse AA, in dem der Stift 258 an einer den Schlitz 342 des Klingengelenks 340 begrenzenden Fläche angreift, liegt im Bereich von 0,73 bis 0,96 Inch. Der Abstand von der Achse AA zum Mittelpunkt des Stiftes 344 beträgt 0,46 Inch. Der Stift 258 bewegt sich also auf einer gebogenen Strecke, die länger ist als die gebogene Strecke, die der Stift 344 durchläuft, und proportional länger ist um ein Verhältnis im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 2,1 : 1.
Das Ausgleichsgelenk 362 ist zwischen dem Stift 344 des Klingengelenks 340 und einem Stift 366 auf dem Fingerschlaufengriff 66 angeordnet. Das Ausgleichsgelenk 362 ist Teil des Rückführgestänges 104 und teilt einen Unterschied zwischen der Schwenkbewegung der Klinge 24 und der Schwenkbewegung des Fingerschlaufengriffs 66 dem Servoregalventil 84 mit.
Das Ausgleichsgelenk 362 ist ein im allgemeinen L-förmiges Element, das durch Schenkel 374, 376 gebildet wird, die sich an einer Spitze treffen. Ein Stift 382 in einer Öffnung 370 an der Spitze teilt die Bewegung der Spitze einem Stellgliedgelenk 386 des Servoventils 84 mit. Das Ausgleichsgelenk 362 umfaßt einen Schlitz 364 in dem Schenkel 374 zur Aufnahme des Stiftes 344 des Klingengelenks 340 und eine Öffnung 368 in dem Schenkel 376 zur Aufnahme des Stiftes 366 des Fingerschlaufengriffes 66. Der Abstand von der Mitte der Öffnung 368 in einem Schenkel 376 des Ausgleichsgelenks 362 bis zur Mitte der Öffnung 370 in der Spitze ist kürzer als der Abstand zwischen der Mitte der Öffnung 370 und der durchschnittlichen Mitte des Schlitzes 364 in dem anderen Schenkel 374. Das Ausgleichsgelenk 362 hat ein Verhältnis der Länge des Schenkels 374 zur Länge des Schenkels 376 im Bereich von etwa 1,3 : 1 bis 1,7 : 1. Somit wird ein Anteil der Bewegung des Fingerschlaufengriffes 66 dem Servoregelventil 84 mitgeteilt, der relativ größer ist als der Anteil der Bewegung der schwenkbaren Klinge 22.
Das Verhältnis der Länge des Schenkels 374 zur Länge des Schenkels 376 des Ausgleichsgelenks 362 führt zu einer Abnahme der Geschwindigkeit der Bewegung, wenn sich die Klinge 22 der geschlossenen Stellung nähert. Diese Abnahme der Geschwindigkeit der Bewegung der Klinge 22 relativ zu der Bewegung des Handgriffs 66 ist in Fig. 18 durch die Kurve 300 als "Klingenverstärkungsverhältnis" dargestellt. Das Klingenverstärkungsverhältnis ist als Funktion des Winkels zwischen den Klingen 22, 24 aufgetragen. Dieses beachtliche Verstärkungsverhältnis bedeutet, daß die Änderung im Winkel zwischen den Klingen 22, 24 im Verhältnis zur Änderung im Winkel zwischen dem Handgriff 66 und dem Rahmen 62 von einem Verhältnis von mehr als 6 : 1 in der vollständig geöffneten Stellung auf ein Verhältnis von etwa 1 : 1 in der geschlossenen Stellung abnimmt. Dies wird mit dem konstanten 1 : 1-Verhältnis einer herkömmlichen Schere gemäß Kurve 310 verglichen. Das veränderliche "Klingenverstärkungsverhältnis" ist besonders vorteilhaft zum Steuern des Schneidvorgangs mit einer relativ langsamen Schließgeschwindigkeit in der Nähe der vollständig geschlossenen Klingenstellung.
Ein in der Öffnung 370 an der Spitze des Ausgleichsgelenks 362 aufgenommener Stift 382 ragt in eine Öffnung 384 des Stellgliedgelenks 386. Das Stellgliedgelenk 386 umfaßt eine Öffnung 388 an einem der Öffnung 384 entgegengesetzten Ende. Die Öffnung 388 nimmt einen Stift 390 auf, der mit einem Schaft 400 in dem Servoregelventil 84 verbunden ist.
Das Stellgliedgelenk 386 überträgt die Bewegung des Ausgleichsgelenks 362 auf den Schaft 400 in dem Servoregelventil 84. Weil das Ausgleichsgelenk 362 den Unterschied in der Schwenkbewegung zwischen dem Schlaufengriff 66 und der schwenkbaren Klinge 22 widerspiegelt und das Stellgliedgelenk 386 und damit den Schaft 400 in dem Servoregelventil 84 bewegt, schickt es ein Rückkopplungssignal für den Unterschied zu dem Servoregelventil.
Zum Beispiel wird der Fingerschlaufengriff 66 durch eine Bedienungsperson von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung in der Nähe des Rahmens 62 geschwenkt, wenn sich die Klingen 22, 24 in der vollständig geöffneten Stellung befinden, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Das Ausgleichsgelenk 362 dreht sich dann durch den Stift 366 in dem Fingerschlaufengriff 66 im Uhrzeigersinn um den Stift 344. Der Stift 382 zwingt das Stellgliedgelenk 386 dazu, den Schaft 400 in dem Servoregelventil 84 axial nach innen in eine Richtung zu bewegen, in der sich die schwenkbare Klinge 22 in die geschlossene Stellung bewegt. Es gibt eine zeitliche Verzögerung, ehe der Kolben 168 und die Antriebsstange 166 des Stellglieds 88 die schwenkbare Klinge 22 dazu zwingen, in die geschlossene Stellung zu schwenken, die in Fig. 1 veranschaulicht ist. Während dieser zeitlichen Verzögerung, bis die Klinge 22 anfängt zu schwenken, hat sich das Ausgleichsgelenk 362 nur um den in dem Klingengelenk 340 gelagerten Stift 344 gedreht. Sobald die Klinge 22 anfängt zu schwenken, spiegelt dann die Stellung des Ausgleichsgelenks 362 eine Tendenz zum Schwenken um den Stift 366 wider. Wenn der Fingerschlaufengriff 66 weiterhin der Bewegung der Klinge 22 vorauseilt, dann wird durch die Bewegung der Stifte 366, 344 deren Einfluß auf das Ausgleichsgelenk allmählich aufgehoben, und es kommt zu einer offensichtlichen Drehung um den Stift 382. Das Stellgliedgelenk 386 behält im wesentlichen seine Stellung bei, und die Klinge 22 schwenkt weiter. Wenn die Bewegung der Klinge 22 allmählich die Bewegung des Fingerschlaufengriffes 66 einholt, dreht sich das Ausgleichsgelenk 362 um den Stift 366, so daß das Stellgliedgelenk 386 den Schaft 400 in eine Richtung axial aus dem Ventil 84 heraus bewegt, wodurch der Fluidstrom zu dem Stellglied 88 verringert wird und damit die Schwenkbewegung der Klinge 22 sichtbar bzw. angehalten wird.
Das Servoregelventil 84 wird also durch die Bewegung des Ausgleichsgelenks 362 aus der in Fig. 17A veranschaulichten Stellung heraus durch die in Fig. 17B bis 17D veranschaulichte Stellung geführt. Die Bewegungsgrenze des Schaftes 400 in dem Servoregelventil 84 ist in Fig. 17D veranschaulicht. Während der durch den Pfeil 396 (Fig. 16) angedeuteten axialen Einwärtsbewegung bzw. während des Schneidsignals des Schaftes 400 in dem Servoregelventil 84 wird Fluid zu der zu der Öffnung 190 führenden Leitung 222 und in die "Schneid"kammer 188 in dem Stellglied 88 gelenkt. Damit wird der Kolben 168 und seine zugehörige Stange 166 in eine Schneidrichtung bewegt, und die Klinge 22 wird von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt. Die Stange 166 zwingt das Antriebsgelenk 102, die schwenkbare Klinge 22 unter Ausübung einer Schneidwirkung in Richtung zu der feststehenden Klinge 24 zu schwenken.
Während dieser Schwenkbewegung der schwenkbaren Klinge 22 zu der feststehenden Klinge 24 teilt das Klingengelenk 340 die Bewegung der schwenkbaren Klinge dem Ausgleichsgelenk 362 mit. Das Ausgleichsgelenk 362 dreht sich im Uhrzeigersinn um den Stift 366, so daß das Stellgliedgelenk 386 den Schaft 400 in eine Richtung von dem Servoregelventil 84 axial nach außen zieht. Die schwenkbare Klinge 22 versucht, in die durch die Stellung des Fingerschlaufengriffes 66 relativ zu dem Rahmen 62 angedeutete gewünschte Stellung zu gelangen. Das Ausgleichsgelenk 362 dreht sich weiter im Uhrzeigersinn um den Stift 366. Die schwenkbare Klinge 22 erreicht schließlich die durch die Stellung des Schlaufengriffes 66 relativ zu dem Rahmen 62 angedeutete gewünschte Klingenstellung.
Das Ausgleichsgelenk 362 stellt fest, daß die Stellung der schwenkbaren Klinge 22 relativ zu der Klinge 24 bzw. dem Rahmen 62 die durch die Stellung des Schlaufengriffes 66 relativ zu dem Rahmen 62 angedeutete gewünschte Stellung erreicht hat. Das Ausgleichsgelenk 362 hört auf, sich um den Stift 366 oder um den Stift 344 zu drehen. Somit wird keine Bewegung auf das Stellgliedgelenk 386 übertragen, und der Schaft 400 befindet sich in einer in Fig. 17G veranschaulichten "neutralen" Stellung, so daß es zu keiner weiteren Schwenkbewegung der Klinge 22 aus der Stellung kommt, in der sie sich befand, als der Schaft die Ruhestellung erreicht hat. Offensichtlich könnte die Klinge 22 aus der Stellung, in der sie stehengeblieben ist, anschließend geöffnet oder geschlossen werden oder relativ zu der Klinge 24 feststehend bleiben, solange sich die Klinge 24 zwischen der vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Stellung befindet, wenn sie aufgehört hat, sich zu bewegen.
Um die Klinge 22 in die geöffnete Stellung gemäß Fig. 2 zu bewegen, ist der Vorgang umgekehrt. Der Schlaufengriff 66 wird von dem Rahmen 62 weg in die in Fig. 2 veranschaulichte vollständig geöffnete Stellung geschwenkt. Damit wird der Stift 366 gezwungen, das Ausgleichsgelenk 362 in der Öffnung 368 gegen den Uhrzeigersinn um den Stift 344 zu schwenken. Diese Schwenkbewegung des Ausgleichsgelenks 362 überträgt eine Kraft auf das Stellgliedgelenk 386, das den Steuerschaft 400 in eine Richtung von dem Servoregelventil 84 axial nach außen in die in Fig. 17H veranschaulichte Stellung zieht.
Diese axial auswärts gerichtete Bewegung läßt Fluid durch die Leitung 224 zu der Öffnung 186 und in die Öffnungskammer 184 strömen. Durch den Fluiddruck werden der Kolben 168 und die Stange 166 in Richtung zu dem Befestigungsabschnitt 164 des Stellglieds 88 bewegt. Diese axial einwärts gerichtete Bewegung der Stange 166 in dem Stellglied 88 läßt das Antriebsgelenk 102 im Uhrzeigersinn um den Stift 134 schwenken, so daß der Betätigungsabschnitt 246 der Klinge 22 im Uhrzeigersinn um die Achse AA schwenkt. Durch die Schwenkbewegung des Antriebsgelenks 102 im Uhrzeigersinn bewegt sich die Klinge 22 von der in Fig. 1 veranschaulichten geschlossenen Stellung relativ zu der feststehenden Klinge 24 in die in Fig. 2 veranschaulichte geöffnete Stellung.
Der Schaft 400 bewegt sich also von der in Fig. 17G veranschaulichten Stellung in dem Servoregelventil 84 immer weiter in die in Fig. 17H veranschaulichte Stellung. Die in Fig. 17H veranschaulichte Stellung ist die Stellung einer Umkehrbewegung bzw. eine Stellung, in der es zu einer Öffnungsbewegung der Klinge 22 kommt.
Das Servoregelventil 84 (Fig. 16) regelt den Fluidstrom zu dem Stellglied 88. Das Servoregelventil 84 umfaßt einen Ventilkörper 422, der eine langgestreckte Kammer 424 begrenzt. Zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Kolben 426, 428 sind unabhängig voneinander in Längsrichtung in der Kammer 424 des Ventilkörpers 422 bewegbar. Jeder Kolben 426, 428 hat einen inneren ringförmigen ersten Ventilsitz 442 und eine äußere ringförmige erste Dichtungsfläche 444. Ein hin- und herbewegbarer Ventilschaft 446 erstreckt sich durch die Kolben 426, 428 und wird wenigstens teilweise von diesen umschlossen. Der Ventilschaft 446 ist mit dem Schaft 400 verbunden und ist Teil desselben. Jeder der Kolben 426, 428 umfaßt eine Fläche 447 zur Kraftübertragung auf den Kolben in eine Richtung weg von dem anderen. Das Servoregelventil 84 kann wahlweise eine Druckfeder 445 zwischen der zu jedem Kolben 426, 428 gehörigen Kraftübertragungsfläche 447 aufweisen, so daß sie gleichzeitig auf diese einwirkt.
Der Ventilschaft 446 trägt zwei entgegengesetzt gerichtete, voneinander beabstandete ringförmige zweite Dichtungsflächen 448 an entgegengesetzten Enden in einem festen Abstand D1 voneinander. Die Kolben 426, 428 befinden sich zwischen den zwei zweiten Dichtungsflächen 448 und können relativ zu dem Ventilschaft 446 hin- und herbewegt werden. Jede der zweiten Dichtungsflächen 448 ist so angeordnet, daß sie mit einem der inneren ringförmigen ersten Ventilsitze 442 zusammenwirkt, um den Fluidstrom längs des Ventilschaftes 446 von dem Fluideinlaß 212 zwischen den Kolben 426, 428 zu steuern.
Zwei ringförmige zweite Ventilsitze 462 sind in dem Ventilkörper 422 befestigt. Jeder der zweiten Ventilsitze 462 ist so angeordnet, daß er mit der äußeren ringförmigen ersten Dichtungsfläche 444 eines der Kolben 426, 428 zusammenwirkt. Durch diesen Kontakt wird die Längsbewegung der Kolben 426, 428 in eine Richtung weg voneinander begrenzt, und der Fluidstrom wird an den äußeren ringförmigen ersten Dichtungsflächen 444 vorbeigelenkt.
Eine erste Öffnung 482 zu der Kammer 424 befindet sich zwischen den Kolben 426, 428 und dient als Fluideinlaß zu der Kammer. Eine zweite Öffnung 484 und eine dritte Öffnung 486 dienen einer eigenen Fluidverbindung mit den Kammern 184, 188 über die Leitungen 222 bzw. 224. Die zweite Öffnung 484 und die dritte Öffnung 486 stehen unabhängig voneinander mit einem gemeinsamen Kanal 488 in dem Rahmen 62 in Verbindung, um Fluid aus dem Servoregelventil 84 und der Schere 20 über die Auslaßöffnung 129 abzulassen. Die zweite Öffnung 484 und die dritte Öffnung 486 gehören jeweils zu einem der zweiten Ventilsitze 462, um Fluid aus den Kammern 184, 188 abzulassen. Die zweite Öffnung 484 kann gemäß Fig. 16 durch den rechten Kolben 426 verschlossen werden, um den Fluidstrom von der Kammer 188 zu dem gemeinsamen Kanal 488 zu sperren. Die dritte Öffnung 486 kann gemäß Fig. 16 durch den linken Kolben 428 verschlossen werden, um den Fluidstrom von der Kammer 184 zu dem gemeinsamen Kanal 488 zu sperren.
Eine vierte Öffnung 502 und eine fünfte Öffnung 504 zu der Kammer 424 liegt jeweils in Längsrichtung auswärts von den Kolben 426, 428 und ihren zugehörigen zweiten Ventilsitzen 462. Die vierte Öffnung 502 dient der Zufuhr von Fluid zu und der Aufnahme von Fluid von der "Schneid"kammer 188 des Fluidstellglieds 88. Die fünfte Öffnung 504 dient der Zufuhr von Fluid zu und der Aufnahme von Fluid von der "Öffnungs"kammer 184 des Fluidstellglieds 88. Der Abstand D1 zwischen den zwei zweiten Dichtungsflächen 448 und der Abstand D2 zwischen den zwei ringförmigen zweiten Ventilsitzen 462 ist dergestalt, daß die Kolben 426, 428 einen begrenzten Fluidstrom oder ein "kontrolliertes Entweichen" aus der ersten Öffnung 482 gleichermaßen zu der vierten Öffnung 502 und zu der fünften Öffnung 504 erlauben, wenn sich der Ventilschaft 446 in der "neutralen" bzw. ersten Stellung befindet. Die Abstände D1 und D2 sind außerdem dergestalt, daß die Kolben 426, 428 einen bevorzugten Fluidstrom durch die vierte Öffnung 502 oder die fünfte Öffnung 504 und nur eine von der zweiten Öffnung 484 und der dritten Öffnung 486 erlauben, wenn sich der Ventilschaft 446 in einer anderen als der ersten Stellung befindet. Es versteht sich, daß die Abstände D1 und D2 so eingerichtet werden können, daß die Kolben 426, 428 den Fluidstrom zu der vierten Öffnung 502 und der fünften Öffnung 504 vollständig sperren, wenn sich der Ventilschaft 446 in der ersten Stellung befindet.

Funktionsweise

Zur Betätigung der die vorliegende Erfindung verkörpernden Schere 20 wird die folgende Vorgehensweise befolgt. Angenommen die Bedienungsperson möchte etwas schneiden, wie zum Beispiel Stoff, Papier, Pappe oder Fleisch, befinden sich bei der Schere 20 die Klingen 22, 24 normalerweise zunächst in der in Fig. 2 veranschaulichten vollständig geöffneten relativen Stellung. Um die Klingen 22, 24 von der in Fig. 2 veranschaulichten geöffneten Stellung in die in Fig. 1 veranschaulichte geschlossene Endstellung zu bewegen, steckt die Bedienungsperson zunächst einen Daumen in die Daumenöffnung 142 in dem Daumengriffabschnitt 64 in dem Rahmen 62. Wenn der Daumen der Bedienungsperson in der Öffnung 64 steckt, wird der Sicherheitsknopf 206 niedergedrückt, so daß Druckfluid durch das Sicherheitsventil 86 und in das Servoregelventil 84 gelangen kann. Wenigstens einer der Finger der Bedienungsperson ist in dem Fingergriffabschnitt 322 in dem Fingerschlaufengriff 66 aufgenommen. Die Bedienungsperson schwenkt dann von Hand den Fingerschlaufengriff 66 von der in Fig. 2 veranschaulichten geöffneten Stellung in die in Fig. 1 veranschaulichte geschlossene Stellung. Die Bedienungsperson kann die Schwenkbewegung des Fingerschlaufengriffes 66 irgendwo zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung unterbrechen oder bis zur Bewegungsgrenze oder der geschlossenen Stellung weiterführen, wie in Fig. 1 veranschaulicht.
Durch diesen Beginn der relativen Schwenkbewegung des Fingerschlaufengriffes 66 muß sich das Ausgleichsgelenk 362 im Uhrzeigersinn um den Stift 344 drehen (Fig. 14) und muß das Stellgliedgelenk 382 den Schaft 400 axial einwärts von dem Servoregelventil 84 von der in Fig. 17A veranschaulichten Stellung in die in Fig. 17B veranschaulichte Stellung bewegen. Diese Bewegung des Schaftes 400 läßt Fluid durch die Öffnung 502 zu der "Schneid"kammer 188 des Stellglieds 88 strömen, wodurch der Kolben 168 in eine Richtung bewegt wird, in der die Stange 166 axial aus dem Stellglied herausbewegt wird. Das heißt, die konische Fläche 448 löst sich von dem Ventilsitz 442 auf dem Kolben 426, um die erste Öffnung 482 mit der vierten Öffnung 502 in Verbindung zu bringen, um den Fluidstrom zu der "Schneid"kammer 188 zu ermöglichen. Gleichzeitig steht die linke Öffnung 504 in Fluidverbindung mit der dritten Öffnung 486, um Fluid aus der "Öffnungs"kammer 184 abzulassen. Die zweite Öffnung 484 wird durch den Kolben 426 gesperrt gehalten. Das Antriebsgelenk 102 dreht sich also gegen den Uhrzeigersinn um den Stift 134 und bewegt die schwenkbare Klinge 22 in Richtung zur feststehenden Klinge 24.
Nach einer weiteren Schwenkbewegung des Fingerschlaufengriffes 66 relativ zu dem Rahmen 62, aber noch bevor die Klinge 24 die durch den Fingerschlaufengriff angedeutete Stellung erreicht, dreht sich das Ausgleichsgelenk 362 weiter im Uhrzeigersinn um den Stift 344. Dadurch wird der Schaft 400 in dem Servoregelventil 84 von der in Fig. 17B veranschaulichten Stellung zu der in Fig. 17C veranschaulichten Stellung weiter nach innen bewegt. Die konische Fläche 448 ist von dem Ventilsitz 442 auf dem Kolben 426 weiter beabstandet, und der Kolben 428 ist von dem ringförmigen Ventilsitz 462 weiter beabstandet als die in Fig. 17B veranschaulichte Stellung. Dies ermöglicht relativ mehr Fluidstrom zwischen der ersten Öffnung 482 und der vierten Öffnung 502 und zwischen der fünften Öffnung 504 und der dritten Öffnung 486. Durch den stärkeren Fluidstrom zu der Schneidkammer 188 des Stellglieds 88 müssen der Kolben 168 und die Stange 166 die Klinge 22 noch schneller in die geschlossene Stellung schwenken.
Die maximale Schneidposition des Servoregelventils 84 ist in Fig. 17D veranschaulicht. Diese Stellung wird erreicht, indem man den Fingerschlaufengriff 66 rasch zu dem Rahmen 62 schwenkt, während man einen harten Gegenstand schneidet. Das Ausgleichsgelenk 362 dreht sich im Uhrzeigersinn um den Stift 344, um den Schaft 400 zu seiner axial einwärts gelegenen Grenze zu bewegen. Die konische Fläche 448 befindet sich in einem maximalen Abstand von dem Sitz 442 des Kolbens 426, und der Kolben wird durch den Fluiddruck in der Kammer 424 an dem ringförmigen Ventilsitz 462 gehalten. Gleichzeitig ist die Fläche 444 des Kolbens 428 von dem ringförmigen Ventilsitz 462 beabstandet. Diese Stellung ermöglicht den maximalen Fluidstrom zwischen der ersten Öffnung 482 und der vierten Öffnung 502 und zwischen der fünften Öffnung 504 und der dritten Öffnung 486. Durch diesen Strom wird die Klinge 22 rasch bewegt, um den harten Gegenstand zu schneiden.
Wenn die Schwenkposition der Klinge 22 allmählich die durch den Fingerschlaufengriff 66 angedeutete Stellung erreicht, beginnt das Ausgleichsgelenk 362 sich infolge der Bewegung der schwenkbaren Klinge relativ zur Stellung des Fingerschlaufengriffes um den Stift 366 zu drehen. Das Ausgleichsgelenk 362 bewirkt, daß sich der Schaft 400 von dem Servoregelventil 84 axial nach außen von der in Fig. 17C oder 17D veranschaulichten Stellung in die in Fig. 17E veranschaulichte Stellung bewegt. Die konische Fläche 448 nähert sich dem Kolben 426, und der Kolben 428 nähert sich dem Ventilsitz 462. Der Fluidstrom von der ersten Öffnung 482 zu der vierten Öffnung 502 und von der fünften Öffnung 504 zu der dritten Öffnung 486 geht weiter, aber mit einer verminderten Geschwindigkeit. Die Klinge 22 muß immer noch schließen, aber mit einer langsameren Schließgeschwindigkeit.
Die Schneidwirkung der Klingen 22, 24 kann jederzeit unterbrochen werden durch Anhalten des Fingerschlaufengriffes 66 an irgendeiner Stelle zwischen seinen Bewegungsgrenzen. Die Klinge 22 wird dann in einer Stellung stehenbleiben, die der relativen Stellung des Fingerschlaufetigriffes 66 entspricht. Dadurch behält das Ausgleichsgelenk 362 eine neutrale Stellung bei, in der der auf beide Kammern 184, 188 des Stellglieds 88 aufgebrachte Fluiddruck nicht größer wird.
Zum Öffnen der Schere 20 von der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung in die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung schwenkt die Bedienungsperson den Schlaufengriff 66 von Hand weg von dem Rahmen 62. Das Ausgleichsgelenk 362 dreht sich gegen den Uhrzeigersinn um den Stift 344, damit das Stellgliedgelenk 386 den Schaft 400 aus dem Servoregelventil 84 herausziehen muß. Dadurch kommt es zu einem Fluidstrom von dem Regelventil zu der Öffnungskammer 184 in dem Stellglied 88. Durch den Fluiddruck in der Kammer 184 muß sich die Antriebsstange 166 axial einwärts in das Stellglied 88 bewegen, und das Antriebsgelenk 102 wird im Uhrzeigersinn um den Stift 134 gedreht. Dadurch entsteht eine Kraft, die die Klinge 22 gegen den Uhrzeigersinn um die Achse AA in Richtung auf die geöffnete Stellung relativ zu der feststehenden Klinge 24 schwenkt.
Wenn sich das Ausgleichsgelenk 362 gegen den Uhrzeigersinn um den Stift 344 dreht, wird der Schaft 400 von der in Fig. 17E veranschaulichten Stellung in axialer Richtung aus dem Servoregelventil 84 heraus in die in Fig. 17F veranschaulichte Stellung bewegt. Die rechte konische Fläche 448 greift an dem Kolben 426 an, um den Fluidstrom zu der "Schneid"kammer 188 durch die vierte Öffnung 502 zu sperren. Die zweite Öffnung 484 bleibt durch den Kolben 426 gesperrt. Die linke konische Fläche 448 löst sich von dem Kolben 428, um den Fluidstrom zu der "Öffnungs"kammer 184 durch die fünfte Öffnung 504 zu ermöglichen. Die dritte Öffnung 486 wird durch den Kolben 428 geschlossen. Der Druck in den Kammern 184 und 188 gleicht sich auf beiden Seiten des Kolbens 168 aus, um die Bewegung der Stange 166 und der Klinge 22 zu unterbrechen.
Das Ausgleichsgelenk 362 und der Schaft 400 kehren in ihre jeweilige Ruhestellung zurück. Der Schaft 400 wird in dem Servoregelventil 84 wieder in der ersten Stellung zentriert, wie in Fig. 17 G veranschaulicht ist, die Fig. 17A entspricht. Ein gleicher Fluidstrom bzw. kein Fluidstrom findet statt von der ersten Öffnung 482 zu der vierten Öffnung 502 und der fünften Öffnung 504. Bei Bedarf kann Fluid aus der zweiten und dritten Öffnung 484, 486 abgelassen werden.
Wenn die Klinge 22 während eines Schneidvorgangs über die durch den Fingerschlaufengriff 66 angedeutete gewünschte Stellung hinausschießt, kann dies das Servoregelventil 84 kompensieren, wie in Fig. 17H veranschaulicht. Das Ausgleichsgelenk 362 dreht sich infolge der übermäßigen Bewegung der Klinge 22 im Uhrzeigersinn um den Stift 366. Der Schaft 400 bewegt sich in axialer Richtung aus dem Servoregelventil 84 heraus in die in Fig. 17H veranschaulichte Stellung. Der Kolben 426 ist von dem ringförmigen Ventilsitz 462 beabstandet, um den Fluidstrom von der "Schneid"kammer 188 durch die vierte Öffnung 502 und hinaus zur zweiten Öffnung 484 zu ermöglichen. Der Kolben 426 greift an der konischen Fläche 448 an, um den Fluidstrom aus der ersten Öffnung 482 zu sperren. Gleichzeitig greift der Kolben 428 an dem ringförmigen Ventilsitz 462 an, ist aber von der linken konischen Fläche 448 beabstandet. Dadurch kann der Fluidstrom nicht aus der dritten Öffnung 486 entweichen, während der Fluidstrom von der ersten Einlaßöffnung 482 durch die fünfte Öffnung 504 zu der Öffnungskammer 184 möglich ist. Durch diesen Strom bewegen sich der Kolben 168 und die Stange 166 in dem Stellglied 88 nach innen, um die Schneidwirkung der schwenkbaren Klinge 22 zu unterbrechen und umzukehren.
Für das Werkzeug der vorliegenden Erfindung werden auch andere Einsatzmöglichkeiten als die kraftbetätigte Schere in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann das Werkzeug ohne Einschränkung als kraftbetätigte Zange, Bördelvorrichtung, Klemmvorrichtung, Stemmpistole oder sonstiges Werkzeug verwendet werden, bei dem es wünschenswert ist, einen umkehrbaren, kontrollierbaren, kraftverstärkten Vorgang und/oder eine langsamere Geschwindigkeit am Ende der Relativbewegung zwischen den Elementen zu haben.

Claims

1. Handgeführtes kraftbetätigtes Werkzeug (20), wobei das Werkzeug folgendes umfaßt:

ein erstes und zweites Element (24, 22) zur Durchführung einer gewünschten Aufgabe nach einer Relativbewegung von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung;

einen Rahmen (62) zur Lagerung der Elemente für eine Relativbewegung;

einen ersten, in bezug auf den Rahmen (62) feststehenden Handgriff (64) und einen zweiten, relativ dazu bewegbaren Handgriff (66), wobei der zweite Handgriff (66) für eine von den Elementen unabhängige Bewegung gelagert ist und beweglich an dem Rahmen (62) befestigt ist;

ein Stellglied (88) zum Bewegen des zweiten Elements (22) relativ zu dem ersten Element (24);

gekennzeichnet durch einen Servomechanismus (82), der durch das zweite Element (22) und den zweiten Handgriff (66) gesteuert wird, um die Funktion des Stellglieds (88) dahingehend zu steuern, daß es das zweite Element (22) relativ zu dem ersten Element (24) in Koordination mit der Bewegung des zweiten Handgriffs (66) bewegt; wobei der Servomechanismus (82) auf eine Lageänderung des zweiten Handgriffs (66) gegenüber dem Rahmen (62) reagiert und das Stellglied (88) dazu veranlaßt, das zweite Element (22) relativ zu dem ersten Element (24) proportional zur Lageänderung des zweiten Handgriffs (66) gegenüber dem Rahmen (62) zu bewegen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Stellglied fluidbetätigt ist und einen in einer Kammer in dem Stellglied befindlichen Kolben umfaßt, wobei der Kolben nach Einleiten des Fluiddrucks in die Kammer auf einer Seite des Kolbens bewegbar ist, und wobei eine mit dem Kolben verbundene Stange (166) eine Schwenkbewegung des zweiten Elements in Reaktion auf die Bewegung des Kolbens bewirkt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem das zweite Element um eine Achse (AA) schwenkbar ist und ferner einen Drehzapfenabschnitt (118) auf dem zweiten Handgriff umfaßt, um den zweiten Handgriff für eine Schwenkbewegung um die Achse zu lagern, und einen die Finger aufnehmenden Griffabschnitt, der gegenüber dem Drehzapfenabschnitt in einer Richtung parallel zu der Achse versetzt ist, wobei der die Finger aufnehmende Griffabschnitt in einer solchen Richtung versetzt ist, daß er in einer Ebene schwenken kann, die verhältnismäßig näher bei der Ebene liegt, in der das zweite Element schwenkt, als bei der Ebene, die den Drehzapfenabschnitt des zweiten Handgriffs enthält.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem der Servomechanismus (82) so konstruiert und ausgelegt ist, daß er das zweite Element (22) relativ zu dem ersten Element (24) mit einer Geschwindigkeit verschwenkt, die abnimmt in Reaktion auf eine Lageänderung des zweiten Elements (22) relativ zu dem zweiten Handgriff (66), wenn sich das zweite Element (22) von der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem der Servomechanismus so konstruiert und ausgelegt ist, daß er die zweite Klinge durch einen Winkel bewegt, der größer ist als der Winkel, den der zweite Handgriff durchläuft.

6. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Werkzeug eine handgeführte fluidbetätigte Schere umfaßt, bei der das erste und das zweite Element eine erste und eine zweite Klinge umfassen, die nach einer relativen Schwenkbewegung schneiden.

7. Werkzeug nach Anspruch 1, das ferner ein mit der zweiten Klinge, dem zweiten Handgriff und dem Servomechanismus verbundenes Ausgleichsgelenk umfaßt, das so konstruiert und ausgelegt ist, daß es für eine immer langsamer werdende Geschwindigkeit der Schwenkbewegung der zweiten Klinge relativ zu einer Bewegung des zweiten Handgriffs sorgt, wenn sich die zweite Klinge von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegt.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, bei dem das Ausgleichsgelenk ein im wesentlichen L-förmiges Element mit einem ersten Schenkel ist, dessen Länge größer ist als die Länge eines zweiten Schenkels, wobei das Verhältnis der Länge des ersten Schenkels zur Länge des zweiten Schenkels im Bereich von 1,3 : 1 bis 1,7 : 1 liegt.

9. Werkzeug nach Anspruch 1, das ferner ein Elementgelenk (340) umfaßt, das mit dem zweiten Element gekoppelt ist und durch die Einrichtung, die das erste und zweite Element schwenkbar miteinander verbindet, drehbar ist und ferner ein zwischen dem schwenkbaren Handgriff und dem Elementgelenk gekoppeltes Ausgleichsgelenk umfaßt, wobei der Servomechanismus ein bewegliches Steuerelement (400) umfaßt, das die Funktionsweise des Fluidstellglieds steuert, wobei das Steuerelement mit dem Ausgleichsgelenk an einer Stelle zwischen zwei Punkten gekoppelt ist, wo das Ausgleichsgelenk mit dem schwenkbaren Handgriff und dem Elementgelenk gekoppelt ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, bei dem die Stelle, wo das Steuerelement mit dem Ausgleichsgelenk gekoppelt ist, zu einer Seite einer geraden Linie hin verschoben ist, die zwischen den zwei Punkten verläuft, wo das Ausgleichsgelenk mit dem schwenkbaren Handgriff und dem Elementgelenk gekoppelt ist.

11. Werkzeug nach Anspruch 9, bei dem die Verbindung zwischen dem Steuerelement und dem Ausgleichsgelenk von einer geraden Linie zwischen den zwei Punkten um eine Strecke versetzt ist, die für eine Geschwindigkeit der Bewegung des zweiten Elements relativ zu dem ersten Element sorgt, die sich mit einer Änderung des Winkels zwischen dem zweiten Element und dem ersten Element verändert.

12. Werkzeug nach Anspruch 9, bei dem die Verbindung zwischen dem Steuerelement und dem Ausgleichsgelenk von einer geraden Linie zwischen den zwei Punkten um eine Strecke versetzt ist, die für eine Geschwindigkeit der Bewegung des zweiten Elements relativ zu dem ersten Element sorgt, die sich von einem Verhältnis der Elementbewegung zur Bewegung des schwenkbaren Handgriffs, das größer ist als 5, wenn der spitze Winkel zwischen den Elementen zwischen etwa 35 und 45 Grad beträgt, zu einem Verhältnis von 2 oder weniger ändert, wenn der spitze Winkel zwischen den Elementen zwischen etwa 0 und 8 Grad beträgt.

13. Werkzeug nach Anspruch 1, das ferner eine Sicherheitsvorrichtung (86) umfaßt, die wahlweise den Kraftfluß zu dem Stellglied erlaubt oder unterbricht, und einen Sicherheitsbedienungshebel (202), der in eine Öffnung von einem der Handgriffe ragt, wobei der Sicherheitsbedienungshebel aus einer ersten Stellung, in der er in die Öffnung ragt, herausbewegt werden kann, um den Kraftfluß zu dem Stellglied zu unterbrechen, und aus einer außerhalb der Öffnung liegenden zweiten Stellung, wo der Daumen bzw. die Finger der Bedienungsperson in der Öffnung liegen, herausbewegt werden kann, um den Kraftfluß zu dem Stellglied zu ermöglichen.

14. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem der Servomechanismus (82) ein Regelventil (84) zum Regeln des Fluidstroms zu dem Fluidstellglied umfaßt, wobei das Regelventil folgendes umfaßt: einen Ventilkörper (422) mit einer langgestreckten Kammer (424), zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Kolben (426, 428), die unabhängig voneinander in der Kammer bewegbar sind, einen von den Kolben teilweise umgebenen hin- und herbewegbaren Ventilschaft (446), eine erste Öffnung (482) zu der zwischen den Kolben befindlichen Kammer, wobei diese Öffnung als Fluideinlaß in die Kammer dient, eine zweite und dritte Öffnung (484, 486) zu der Kammer zum Ablassen von Fluid aus der Kammer, wobei diese Öffnungen durch einen jeweiligen Kolben verschlossen werden können, und eine vierte und fünfte Öffnung zu der Kammer, die jeweils in Längsrichtung außerhalb eines jeweiligen Kolbens liegen, um Fluid zu dem Fluidstellglied hin und von diesem weg zu leiten, wobei die Kolben den Fluidstrom zu der vierten und fünften Öffnung hin und von dieser weg verhindern, wenn sich der Ventilschaft in einer neutralen ersten Stellung befindet, und den Fluidstrom zu der vierten und fünften Öffnung hin und von dieser weg erlauben, wenn sich der Ventilschaft in einer anderen als der ersten Stellung befindet.

15. Werkzeug nach Anspruch 13 und 14, das einen einstückig mit dem Handgriff ausgebildeten Rahmen umfaßt, und bei dem sich das Sicherheitsventil und das Regelventil innerhalb des Rahmens befinden.

16. Werkzeug nach Anspruch 15, bei dem die Sicherheitsvorrichtung einen zweiarmigen Hebel umfaßt, der in dem Rahmen an einer Stelle entlang der Länge des Sicherheitsventils schwenkbar gelagert ist, um eine angelegte Kraft zu verstärken, und bei dem der Hebel durch das Sicherheitsventil in die Öffnung hinein vorgespannt ist.