CN108472821B - 用于材料施加和切割的系统 - Google Patents

Abstract

一种系统，包括与对准设备一起使用的材料装饰和切割装置，以同时在艺术和工艺材料表面如片材上切割和沉积装饰材料。切割装置包含具有诸如涂料、胶水、墨汁、颜料的装饰材料或诸如蜡的三维材料的储存器。切割装置具有带有笔尖和刀片的尖端。笔尖便于在刀片切割刃切割目标材料时将装饰材料转移到目标材料上，如纸张或木材。对准设备提供对表面的连续装饰和切割。该系统为参与艺术和工艺活动提供了高效、有趣和安全的方式。

Description

用于材料施加和切割的系统

优先权声明

本申请要求于2015年8月10日提交的美国临时申请号62,202,964以及于2015年9月21日提交的美国临时申请号62,221,223的优先权。

技术领域

本公开涉及用于材料施加和切割系统的方法和设备。更具体地，材料施加和切割系统包括装饰和切割装置、对准设备，并且可以在套件(kit)中包括预计厚度的目标材料项目垫(project pad)。本公开涉及在材料施加和切割艺术和工艺项目中所有年龄的个体都可有效、安全且精确地利用的装置、系统和方法。

背景技术

传统地，材料施加和切割项目涉及多种工具并且混乱不堪，特别是像在教室、日托、儿童博物馆和家中等场所中的。一般材料施加和切割工具项目需要各种类型的纸、片材、剪刀、蜡笔、记号笔、胶水、荧光笔、墨汁和油漆以及其他各式各样的材料。如果孩子想用不同颜色的纸创作纸花，孩子通常会首先在一张至几张纸上画出花或花的一部分。然后，孩子可以使用记号笔、蜡笔或彩色铅笔增加额外的细节。然后，孩子将需要精确切割出必要的部分并将它们粘合在一起。例如，如果孩子想要花心是橙色的，花瓣是黄色的，而茎和叶是绿色的，那么孩子将需要在切割之前或者切割之后对各片进行着色，然后将其粘合在一起。如果孩子没有准确地切割出花瓣以符合花瓣的图案或轮廓，那么花瓣将不具有所需的美感。图案和那些图案的切割之间的协调是困难的任务，并且需要许多人都没有的精细动作技能。另外，用剪刀难以从纸上剪出弯曲的、有组织性的(organized，有条理性的，有序的)和非线性的形状。工艺刀或美工刀有时用于此，但对多数人们来说使用太危险了。转动刀片有时用于此，但不仅危险，而且难以控制。

为了正确且安全地使用转动刀片、工艺刀或美工刀，必须将其定向为使其与预期的切割完全对准，同时保持刀片在穿过目标材料时具有正确的切割方向和压力，以使使用者能够容易地实现他/她的预想设计。目前这是困难并且繁琐的。另外，确定将多大压力施加到正被使用的传统工艺刀或美工刀的刀片上是困难的。施加太少的压力可能无法切割片材，而施加太多的压力导致使用者浪费力气切割该切割表面或支撑片材的工作台并有可能损坏下面的表面和工具。

因为刀片只有在有限数量的方向上能很好地工作，并且因为人们在他们如何握东西上具有如此的差异(即人们是用左手的或用右手的，在他们的手的大小、形状和他们通常握铅笔或其他创作工具的方式上具有差异)，要训练一个人在使用过程中在使刀片定向在最佳位置的情况下持续地操作切割装置是相当困难的。刀片在操作时的特性更增加了复杂性。当使用者来回推动刀片时，使用者也会移动他们的手、手腕、肘部、手臂和身体，而这些改变中的每一个都能够影响刀片的方向。正如任何人将想象到，推和拉也会改变压力如何通过手柄影响刀片的方式。在切割仪器的使用期间正确对准是相当困难的。

因此，目前存在对于对准设备的需要，该对准设备在工作以定向切割刃(cuttingedge)时舒适且符合人体工程学并且在使用期间设定最佳压力。

为了应对这些问题中的部分，在美国专利号6,547,098、6,554,163和6,557,730中描述并要求保护一种能同时进行装饰和切割的装置。所描述的装置的实施方式一般涉及具有固定在记号笔的笔尖内的切割刃的记号笔样装置。当使用者将记号笔按压到纸上并沿着纸的表面移动记号笔时，记号笔同时沉积颜色并建立切割边(cut edge)。记号笔可以被旋转，使得使用者能够使用包含小切割刃的笔尖的一侧同时进行切割和着色，或者使用者可以使用笔尖的其他侧仅进行着色。

但是，该装置不能解决所有问题。第一，该装置需要使用者手动将切割刃定向在切割方向上。这使该装置难以使用，同时还要求使用者不仅要保持记号笔的正确定向，而且还要求切割刃的正确定向和其与纸的对准。

第二，该装置缺少使用它同时还能够以无遮挡的视角看到切割将发生处的线的方式，因为无法在不冒着刀片变松或被使用者拉出笔尖的风险的情况下从外表上看到该切割刃。锋利的刀片也隐藏在毡毛记号笔笔尖内而看不见，这使得一些消费者持怀疑态度，因为他们不能看到刀片尖正被精确地放置在哪里。需要看到切割刃将在哪切割，以具有控制和引导刀片的能力，同时还被配置成使得刀片将不容易从装置上移除。

第三，如果记号笔没有正确定位或成角度，则装置不能有效切割。当使用者想要绘制并同时切割弯曲形状或线条时，这尤其成问题，进行该绘制并同时进行切割需要利用手指使装置旋转，手腕及纸绕着装置。因此，对于每个人来说，记号笔不是特别容易使用，因为切割装置不会考虑人们自然地握记号笔、钢笔或铅笔的很多种方式中的不同。传统的握切割装置的方式与传统的握记号笔的方式不一样，所以使用者会自然地错误地抓握切割装置，而切割装置将不会工作。使用者无法专注于材料施加和切割的创作方面，而不得不专注于尝试正确握该装置的技术方面，以使该装置可以同时进行切割和着色。如果使用者过度按压，笔尖和刀片可能会弯曲或受损。现在需要更有效且更易于使用的能同时进行切割和装饰的装置。

第四，消费者需要使用额外的保护层或表面来放置在要执行切割的桌面或其他表面上。如果没有，切割刃可能会损坏桌面表面，因为使用切割装置时会施加过大的压力。传统的切割表面一次仅支撑一种目标材料，因此需要更多的空间，并且很难在小区域内使用。当使用者需要在背部具有厚度的标签(thick-backed label)上切割和着色时，由于标签材料层的厚度不同，这是有问题的。目前，需要消除强制表面保护层以保护下面的表面免于使用带有过大压力的切割装置。

此外，缺少补充同时进行切割和装饰的装置的相应材料施加和切割设备和系统。消费者需要补充同时进行切割和着色的功能的目标材料产品，以便充分利用装置。目前存在以最大化安全性、创造性和乐趣的系统的需要，而这些安全性、创造性和乐趣能够由包括同时进行切割和装饰的装置的系统所提供。

发明内容

所需要的是一种更安全有趣的系统，该系统包括带有尤其是在与以手柄形式或者以筒形式的对准装置一起使用时同时装饰目标材料的能力的切割和装饰装置。

该装置包括壳体和储存器以及尖端，该尖端部分地插入到装置的近侧孔中并且部分地从孔中突出以与目标材料接触。该尖端容纳笔尖和刀片，并通过切割刃支撑件固定笔尖和刀片。刀片切割刃肉眼可见，但不容易切割到皮肤，并且不能轻易地从装置上移除。该尖端可以连接到或插入到固定的或可移除的近侧帽的孔中。尖端还可以包含限深磨损指示器(depth-stop wear indicator)，诸如固定在笔尖上的销或变色指示器，以通知使用者磨损以及由于钝的表面导致的无效的切割和装饰。

对准设备的手柄形式包括可旋转套箍(cuff)，该可旋转套箍在内部具有至少一个轴承以方便插入可旋转套箍的装置的旋转。轴承具有内圈和外圈，在两者中间有滚珠轴承用于流体旋转运动。相对于目标材料表面而拖动装置的扭矩有助于装置在手柄不移动时在可旋转套箍内的自旋。对准设备优选将装置尖端以90度角垂直于目标材料表面定位。包含轴承和可旋转套箍的保持器的近侧端连接到套箍环，该套箍环与连接到手柄的接头连接，该手柄还可以包括相对于目标材料表面与尖端齐平的至少一个腿部。

筒形式的对准装置包括：收纳至少一个轴承的筒体、在至少一个弹簧室中的至少一个弹簧、远侧孔、近侧孔、至少一个轴承止动件，并且可以可选地包括波状抓握部(contoured grip)。弹簧可以是带有开放远端的非旋转可压缩弹簧，或者可以是可旋转可压缩弹簧，该可旋转可压缩弹簧具有近侧轴承和远侧轴承两者以及轴承搁置在其上并与弹簧连接的凸脊(ledge，突出部分，壁架)。筒形式的对准设备也可以具有定向元件，诸如滑动表面或放置导向器，用于将尖端有效地放置到目标材料上。筒形式的对准设备利用至少一个弹簧来使使用者通过握住对准设备而施加到目标材料上的压力均匀或降低，确保在将筒保持在10到170度角度的同时均匀且有效地切割和沉积装饰材料。

筒形式的对准设备可以包含近侧和远侧弹簧室，以及弹簧两者以促进来自近侧弹簧的压力补偿，以及通过按压远侧端帽来压缩或释放远侧弹簧室内的远侧端弹簧而使装置从对准设备缩回或弹出的能力。

该系统可以被包含在带有至少一个预计厚度的目标材料项目垫的套件中，并且可以通过按以下使用，选择至少一个装置，将该装置插入对准设备，将该装置的近侧端施加到目标材料同时抓握对准装置并沿着目标材料的表面拖动装置尖端以切割和装饰复杂的设计，而不需要将装置从目标材料抬起。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的若干实施方式，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1示出了切割和装饰装置以及筒式对准设备的分解图。

图2a示出了装置尖端部件的侧视图。

图2b示出了尖端、笔尖、刀片和限深磨损指示器的垂直横截面视图。

图3示出了放置在手柄保持器对准设备中的装置的立体图。

图4a示出了放置在筒式对准设备内的装置的前视图。

图4b示出了放置在筒式对准设备内的装置的内部内件的垂直横截面视图。

图5a示出了具有非旋转可压缩弹簧的筒式对准设备中的装置的垂直横截面视图。

图5b示出了具有可旋转可压缩弹簧的筒式对准装置中的装置的垂直横截面视图。

图6示出了具有两个弹簧室的筒式对准设备内的可缩回可弹出装置的垂直横截面视图。

图7a示出了应用于预计厚度的目标材料项目垫的筒式对准设备内的装置的垂直横截面视图。

图7b示出了当应用于预计厚度的目标材料项目垫时人以一角度使用在筒式对准设备内的装置的侧视图。

图7c示出了目标材料和已经由装置切割和装饰的最终形状。

描述

介绍

本公开一般地提供了一种包括切割和装饰装置和对准设备的系统。另外，还可以包括预计厚度的目标材料切割垫，与系统一起形成套件。该系统和套件是安全、有趣、精确的材料施加和切割系统。

更具体地，切割和装饰装置让使用者能够同时安全、有效且准确地施加装饰材料和切割目标材料。切割和装饰装置可以与对准设备结合使用。对准设备会让目标材料切割更容易更精确。此外，改进的切割装置和装置保持器可以与具有多层目标材料的材料施加和切割垫一起使用。本文描述的设备提供了有趣、安全和有效的系统，以利用片材来创作许多不同的项目，包括但不限于剪贴簿页面、自己动手工艺、问候和礼品卡、学校项目、标志、拼贴画和其他作品，同时提供有吸引力的材料施加、装饰和切割的艺术和工艺的体验。

在下面的部分中，将给出对本公开的实例和方法的详细描述。对优选和替代实例两者的描述仅仅是示例性的，并且本领域技术人员应该理解变化、修改和变更可以是显而易见的。因此，这些实例不限制权利要求所限定的基础公开的方面的宽度。

术语

如本文所用的“对准设备”意指设计成在使用期间由人或机构对准切割刃的机构，并且可以有手柄保持器实施方式或筒实施方式。

如本文使用的“轴承”意指环形设备，装置或储存器穿过该环形设备并且该环形设备减小了装置或储存器的旋转摩擦。

如本文所用的“装饰材料”意指可以施加到目标材料或表面的任何类型的材料。装饰材料包含但不限于墨汁、颜料、染料、胶水、彩色胶水、透明涂物、固体和液体凝胶、漆、抛光剂、涂料、油画棒、石墨、蚀刻溶液、油、染色剂、蜡、闪光物和含闪光物的物质(glitter-containing substance)、乳剂、夜光物质、荧光物质、蜡笔、黑光敏感物质、三维涂料、水、泡沫、粉笔、芳香物质。

如本文使用的“装置”意指允许使用者切割和装饰目标材料或者仅切割目标材料的设备。也被称为切割和装饰装置或切割装置。

如本文使用的“材料施加”意指将至少一种装饰材料施加到至少一种目标材料上的过程。

如本文使用的“笔尖”意指敷贴器，其伸入储存器并且能够从装置的近侧端处的尖端施加装饰材料。

如本文使用的“垫”意指预计厚度的目标材料项目垫。

如本文使用的“尖端”意指保持刀片和笔尖的元件，特别是装置的近侧端的元件。

如本文使用的“储存器”意指用于将装饰材料保持在装置内的部件、囊袋、纤维或泡沫保持器、或腔。

如本文使用的“目标材料”意指任何表面，诸如但不限于纸、布、天然和合成织物、天然和合成革和兽皮、卡片纸板、卡片材料、塑料、牛皮纸、箔、毛毡、织造纤维和木材、粘合剂或贴纸片材、多边片材以及天然和合成片材。

如本文使用的“定向元件”意指对准设备的近侧端的表面，并且该表面被设计成接触目标材料以便定向切割刃，以使其操作装置更容易。定向元件可以是滑动表面(glidesurface)。

如本文使用的“旋转轴线”意指装置在使用时围绕其旋转的中心。

如本文使用的“尾端部分(trailing section)”意指切割和装饰装置的尖端部分，其在使用期间在旋转轴线之后被拖动，因此在操作期间被定向在尾随前端部分(leadingsection)的旋转轴线侧上垂直于使用方向延伸的理论线之后。

如本文使用的“前端部分”意指切割和装饰装置的尖端部分，在其被使用时最接近装置移动的方向，并且在尾端部分的前面。它位于旋转轴前面尖端的前半部分，因为它在尾端部分之前越过目标材料，并且与尾端部分相反。

如本文使用的“弹簧”意指当使用者施加压力至对准设备并到目标材料上时使到装置的压力均匀或降低的弹簧。弹簧允许使用者施加基本均匀的压力，以提供均匀和平滑的切割和装饰。

如本文使用的“滑动表面”意指定向元件，其是在使用该设备来支撑执行对准、切割深度限制、切割和装饰操作的元件期间，与目标材料相互作用的装置近侧表面。

如本文使用的“使用者”是指使用或指导使用任何设备或执行所描述的任何方法的任何人或机构。

具体实施方式

以下描述了系统和设备及使用它们的方法。通常，切割和装饰装置和相应的对准设备可以一起使用用于改进的切割和装饰。单个对准设备可以与许多不同的装置一起使用并且可以优化压力、摩擦、旋转和手的放置。

现在参考图1、图2a和2b以及图4b中示出的切割和装饰装置。该装置1包括壳体2、尖端6、至少一个笔尖8、至少一个刀片10、至少一个储存器57、近侧端3和远侧端5。装置部件可以由天然或合成材料制成。壳体可以是圆柱形的或者可以是不同的，只要该装置能够由对准设备(也在图中示出)容纳。

尖端6可以被成形为使得如果使用示例性纤维笔尖8，则纤维笔尖8可以通过穿过并围绕尖端6而被固定在适当位置。在替代实施方式中，笔尖8可以包括连接到细长储存器的圆珠笔。笔尖8从储存器57吸入(draw)装饰材料58并且令其转移到目标材料86上。尖端6可以具有使得其稳固且牢固地紧配到装置壳体2的近侧端孔14中的宽度或直径，并且在使用时建立具有宽度或厚度的线，其非限制性实例有微点笔的线至巨型永久性记号笔的线。

装置壳体3的近侧端可以是锥形的或者具有比壳体3的其余部分更小的圆周，这可以产生更大的保持摩擦，因此对准设备可以将装置1稳固地保持在适当位置，同时提供围绕纵向轴线的旋转。

尖端6可以稳固地在适当位置上并且与壳体近侧孔14的边缘齐平，以防止使用者移除尖端6和笔尖8而接近刀片10。刀片10被固定、卡扣或紧配在尖端6内以防止无意识的操作。尖端6可以超模压(over-molded)制在刀片10内，以确保对准或成角度的定向并且设定其切割刃12突出到特定的预期深度。刀片10可以是具有成角度的侧30、切割刃12、钝端28和突出侧32的不对称形状，以沿着切割刃支撑件36紧接地配合尖端6的形状。切割刃12可以从尖端6突出约0.01mm至10mm。尖端6可以制成有用于笔尖8和切割刃12的空腔的两个部分，使得它能够通过折叠、模制或将其卡扣到位而更容易地组装。笔尖8可以是以有凹口的、成角度的、平坦的、弯曲的、切割的、折叠的、卡扣的、配合的、旋入的、滑动的或编织的方式切入尖端6中，尖端可以具有用于笔尖8和刀片10的裂缝、凹陷、狭缝和接收区域。刀片10的切割刃12被固定在尖端6中，而尖端6的内部部分33通过近侧孔14固定在壳体2内部，但尖端6的外部部分35上的突出的切割刃12优选但不需要一定对于使用者是从外表上可见的。

尖端6的外部部分35可以具有平坦的滑动表面29，其中切割刃12被按特定的角度或定向或设定深度定位，笔尖8被定向成与滑动表面29和切割刃12配合。由于切割刃2被定位和固定从而切割刃12不会容易地切割使用者的皮肤，并且刀片10被固定在尖端内部以防止被轻易的移除，因而可以增加安全性。滑动表面有助于将可塑性材料(malleablematerial，可延展性材料)(包括皮肤)推离切割刃12。在一些实施方式中，刀片可具有类似拼图片的形状，并且尖端6将具有相应的形状以防止刀片10从尖端6拉动。尖端6可以具有模仿其他装饰装置形状的形状。例如，在一些实施方式中，尖端6可以具有锥形形状或者可以具有圆形形状，并且可以具有各种厚度。

笔尖8可以具有不同的尺寸和形状，并且可以是坚硬的或柔软的。笔尖8可以被创建和定位成使得当笔尖延伸到储存器57中时，来自压力和摩擦的扭曲和磨损被最小化，以有利于将装饰材料58转移到目标材料86。笔尖8的形状和样式可以基于储存器57中的装饰材料的类型而不同。例如，包含胶水的储存器57可以具有橡胶笔尖，以有利于在切割时所期望的胶水涂覆，而用于包含墨汁的储存器可以具有多孔塑料或挤出聚酯笔尖，以有利于所期望的目标材料的涂覆和适当地墨汁吸收(wicking)。在一些实施方式中，笔尖8可以是印章的形式，由此由印章施加到目标材料的装饰材料从装置壳体中的装饰材料储存器供应。印章笔尖可以包括各种形状并且可以具有与该特定形状对应的切割刃。切割和装饰形状92的实例包含诸如正方形的多边形、诸如之字形之类的不对称形状、以及诸如图7c所示的星形的其他形状。因此，当使用者利用装置的印章版本时，使用者可以施加装饰材料并切割成预定形状。

壳体2可以是结实和稳固的或者可以是可压缩的。例如，包含三维涂料的储存器57可以是可压缩的，从而使用者可以挤压壳体以控制待沉积的装饰材料58的量。装置壳体2可以是柔性的。当壳体2是柔性的时，使用者可以扭曲壳体2的形状以更好地配合使用者对目标材料86的施加角度。一些实施方式不包含任何装饰材料58或可以包含使用者可以打开以沉积他/她自己的定制装饰材料58的可移除的远侧端顶部13。当使用装置1时，使用者可以同时或独立地切割和沉积装饰材料58。装置1可以是可重复使用的或者可以是一次性的。

在一些实施方式中，如图7a和7b所示，尖端6可以经过旋转轴线的直径的两侧被分成一个以上的区域。其中一个区域是尾端部分90，而另一个区域是针对目标材料86上的放置和移动方向的前端部分88。在经过旋转轴线的尾端部分90上的尖端6可包括：滑动表面29、嵌入滑动表面29中或在其附近的切割刃12、设置为在切割刃12附近操作的笔尖8，以及在旋转轴线的前端部分88上没有任何东西。通过从纵向旋转轴线的前端部分88移除元件，可以减少摩擦并且可以移除障碍物，因此使切割刃12、尖端8和滑动表面29能够容易地穿过目标材料86并以最小的摩擦旋转，以正确地定向切割刃和笔尖而进行操作，因此使装置1更容易操作，特别是当装置与对准设备44(在图3中)或48(图4a和4b)结合使用时。

尖端可以包含限深磨损指示器34(图2b)，其向使用者通知或指示尖端6、笔尖8和刀片10或其组合的限深磨损。限深设定多少切割刃12呈现给目标材料86。如果限深件受到磨损，它可能暴露更多的切割刃。限深磨损指示器34将通知使用者这种变化，因此使用者可以采取适当的谨慎或行动。因为切割刃12突出的深度(通常小于笔尖8的突出部)对安全性有利，磨损指示器在切割目标材料86时将进一步提高安全性。

限深磨损指示器34的一个这样的实施方式是在滑动表面29或切割刃支撑件36(图2a和2b)或尖端6的任何其他部分受到磨损时改变颜色的指示器，从而向使用者示出切割刃12比必要时暴露得更多。这是通过设置当其触碰到具有多层不同颜色的目标材料86时则磨损的表面而实现的。因此，当一层被磨损时，使用者看到不同的颜色就知道切割刃12的深度更深了，因为目标区域的表面的厚度变小了。当表面磨损时，切割过程中产生的感觉和声音也可以改变，诸如对于表面摩擦力的增加，和听到目标材料撕裂、拉伸、折皱、刮擦、擦伤或抵抗。

另一限深磨损指示器34实施方式包括在滑动表面29磨损时变得暴露的销。销的点一旦暴露将会适当地使装置1停止执行，因为它会撕裂目标材料86或者不让装置1在对准设备中旋转或平滑移动。在前面的实例中，销也会改变装置使用时制造的噪声。限深磨损指示器类型的组合将通过视觉手段、听觉手段和动觉手段来通知使用者。

尖端6还可具有可与模板相互作用的刃或切割刃支撑件36，引导使用者精确且容易地遵循模板来创建特定形状和边缘。尖端也可以成形成在以不太理想的定向保持时，它可以以视觉、听觉和动觉的方式自动移动到非功能位置。尖端6可以具有与笔尖8、切割刃12和滑动表面29相邻的室、成角度的表面或导向件，使得如果使用者将装置1移动离开轴线，则尖端6将旋转至停止，然后仅沿目标材料86滑动而不旋转、切割或装饰。

现在参考对准设备。对准设备44或48将装置1保持在适当位置以使在切割或装饰时装置1能被容易且舒适地使用，并且可以是以保持器44或筒48的形式。在优选实施方式中，装置1通过摩擦固定到对准设备，而在其他实施方式中，装置1永久地固定到对准设备44或48。在替代实施方式中，尖端6可以以除90度以外的所需角度接触目标材料86，该角度具有偏移量以在使用者拉动、推动或滑动装置1时补偿使用者施加不同压力的倾向。

在如图3所示的示例性实施方式中，保持器44可以有利于尖端6到目标材料86的优选90度的放置。对准设备可以包括装置保持器44，该装置保持器可以包含用以保持装置的可旋转套箍38、用以定向装置1和可旋转套箍38的至少一个支架或腿部42，以及用于在操作过程中保持装置保持器44的至少一个手柄46。保持器对准设备可以包括接头40，接头可以是球形或其他形状并且可以连接到可旋转套箍环45。接头可以是可移动的或固定的，可以被旋转以改变手柄46的定向，使其能够以不同的角度被抓握。装置保持器44可以包括单个部分、多个部分、可互换部分、可移除部分或固定部分。对准设备的远侧端5可以是开口端(open ended)，以允许装置1的远侧端显示并围绕纵向旋转轴线自由移动。套箍环45可以在其圆周内包含轴承16，该轴承可以具有在外环20内的内环18，在环18和20之间具有滚珠轴承22(如图1所示)。在内环18的圆周内部是固定地附接到内环18的可旋转套箍38。轴承16可以具有单个部件或者可以由多个部件组成。轴承16的实例是可以是衬套、旋转套箍、锥形或圆柱形的滚柱轴承、或同心圆环。内环18随着内环18和外环20之间的轴承16旋转，因此在装置1被放置在对准设备44或48内部时，使用者施加的压力和方向将有利于改进与目标材料86的垂直接触，同时可减少远侧端5处的摩擦。

当装置1被插入时，笔尖8的端部应该能够与至少一个腿部42协作接触目标材料86。在其他实施方式中，腿部42将使装置1的定向偏向于目标材86的功能定向，由此定向成角度，以允许围绕目标材料86的表面连续滑动以及允许连续切割。在优选实施方式中，当尖端6沿着目标材料表面滑动时，腿部42的优选光滑表面将沿着目标材料以相同或更小的摩擦滑动。在优选实施方式中，腿部42还将提供防止装饰材料堆积的手段。在替代实施方式中，两个腿部42可以被附接到手柄46的底部并且远离手柄46倾斜，从而在装置1插入到可旋转套箍38中时形成三脚架。

在示例性实施方式中，筒式对准设备可包含：至少一个具有近侧端3和远侧端5的细长形筒体48；至少一个旋转轴承16；至少一个耐压装置，诸如弹簧室54中的弹簧9；和至少一个定向元件，诸如装置1的接触目标材料86的近侧端3处的滑动支撑件或滑动表面29。在一些实施方式中，筒可以是另一种形状，诸如三角形、正方形或矩形、或球形。

在远侧端处，装置稳定器24可以具有环形形状以匹配弹簧9的圆周，存在于弹簧的远侧端处并且锁入到远侧轴承16的内圆周中。装置稳定器24可以用一系列突起、腿部、钩(clasp，扣)或通过任何其他紧固件工具锁入轴承中。对准设备可以容纳多个装置，使得能够执行许多不同的任务，或者可以永久地附接到单个装置以执行特定的一组任务。

在一些实施方式中，对准设备可以由天然和合成材料制成。对准设备主体48可以具有固定的形状，可以具有可弯曲的形状，或者可以是可调整的以适应使用者的需要并且配合装置的各种长度和宽度，以及可以变得更短或更长，但必须足够宽以容纳内部部件，但仍允许弹簧9和装置1在使用期间移动。该装置的其他变型实施方式包括波状抓握部62的特征，诸如手指和手的放置导向部，诸如用于改进抓握的模制(molding)或逐渐变细。对准设备筒体48可以是单件，或者可以由两个互锁纵向半部26形成，该两个互锁纵向半部可以通过摩擦紧配或用紧固件诸如螺钉、搭扣、胶水、铆钉或其他连接的工具固定在一起。在一些实施方式中，装置和对准设备可以是同样的，并且包括至少一个轴承、至少一个弹簧、至少一个储存器和至少一个尖端。近侧装置帽73可以插入装置1或单个桶状体48的近侧孔14中以提供更封闭和孤立的系统，其中尖端6固定地或可移除地附接或插入近侧装置帽73的孔中。

对准设备可以包含至少一个轴承16以使装置1可以摩擦固定，而且也可以使装置1围绕纵向轴线自由旋转。对准设备筒体48可以是波状的，使得近侧端3为锥形，在与近侧轴承60相同的位置具有更宽的圆周并且近侧孔14具有更小的圆周。在一些实施方式中，远侧轴承56可以以内部凸脊66的形式固定地或松动地置于轴承止挡件52上，该内部凸脊可以完全地或不连续地围绕内室68的内圆周存在，如图4b所示。

对准设备的内室68可以包含至少一个弹簧9。如图5b所示，弹簧9可以是具有与弹簧的旋转接口的旋转可压缩弹簧。在这个实例中，弹簧9的远侧端可以固定连接至远侧端轴承56。弹簧9的近侧端可以是或可以不是开口端70并且不与任何轴承16连接。可旋转压缩弹簧轴承组件可以具有松动地搁置在近侧轴承60和远侧轴承56之间的凸脊66上的弹簧9，装置1通过该近侧和远侧轴承穿过内圆周。然而，可以存在装置筒保持器50，其形成有至少两个成角度的突起或凸脊以帮助将装置1固定在对准设备筒体48中，同时仍允许其围绕纵向轴线旋转。

在替代方案中，一些实施方式中可以包含如图5a所示的非旋转压缩弹簧。该弹簧类型在近侧端60处具有轴承，但在远侧端70处是开口端。近侧轴承60通过摩擦固定装置1，并且开口的远侧端70允许装置1自由旋转。

装置的远侧端5或远侧孔7的内圆周可以不与远侧轴承56接触或通过摩擦固定到远侧轴承56。对准装置的远侧端5可以张开并且相对于远侧轴承56的位置具有更大的圆周。在一些实施方式中，远侧端5可以在孔7的顶部上弯曲。在一些实施方式中，远侧端5可以包含额外的紧固件，诸如夹子或磁体，用于使用者可以附接覆盖物或附件的地方。附件可以是装饰性的，诸如字符或形状，或者可以是功能性的装置，诸如橡皮擦。

在一些实施方式中，对准设备主体48可以包括具有低摩擦系数的材料涂层，以允许对准设备沿着目标材料的表面有效地移动。材料涂层可以包括聚四氟乙烯、陶瓷和陶瓷合金、钢、黄铜、抛光木材、光滑塑料或具有低摩擦系数的任何其他材料，以提供沿着目标材料86的有效滑动。此外，对使用者来说，可以容易地用简单的湿毛巾或纸巾或织构材料来擦拭表面。

对准设备主体或其一部分可以是透明的，诸如由丙烯酸塑料(acrylic，亚克力)制成，因此当装置1的系统与对准设备48一起时，使用者可以无遮挡地观察装置尖端6将装饰材料58施加到目标材料86上。对准设备筒体48还可以包含各种装饰物、护套或任何其他类型的覆盖物，以对对准设备进行装饰或增加舒适性。在一些实施方式中，对准设备筒体48可包含具有交错图像的双凸透镜或与设备1上的图像协作的透镜。当使用者沿着目标材料86滑动对准设备时，使用者可以基于视角或者对准装置如何旋转来目睹出现的不同图像。另外，收纳在对准设备内的装置可被装饰以对应于装饰或双凸透镜，进一步允许所显示图像的定制。在一些实施方式中，对准设备可以包含狭缝，其中使用者可以插入包含绘画、照片或其他工艺的片，因此允许使用者有更多的定制选项。

具有可缩回装置的对准设备可以设置为单个固定系统或可互换系统，其中使用者可以将不同装置1插入单独的对准设备筒体48中。提供可缩回功能的对准设备可具有两个弹簧室，如图6所示的近侧弹簧和室78以及远侧弹簧和室74。对准设备可以包含至少一个轴承16以允许装置1的摩擦固定，而且也可以使装置1围绕纵向轴线自由旋转，同时限制使用者可以施加的压力。

远侧轴承56可以以内部凸脊66的形式固定地或松动地置于轴承止动件52上，该内部凸脊可以完全围绕室的内圆周存在或者可以作为围绕弹簧室54的内圆周的不连续壁架66存在。

远侧室74可以包含弹簧、压紧器或远侧端帽72，和装置1。装置1的远侧端5可以紧配到筒体48中并且可以通过摩擦或其他手段来固定。压紧器或远侧端帽72可以固定地或松动地附接至远侧弹簧9。当使用者推动压紧器或远侧端帽72以压缩远侧弹簧9并进而压缩近侧弹簧9时，弹簧可退回，直到内部室结节(nodule)75阻止弹簧回弹。按压压紧器或远侧端盖72可以将装置1从对准设备筒体内室68中弹出。

在轴承16内部，可以存在允许在静止外环20内以360度的部分或全部旋转的内环18。在内环18和外环20之间，可以存在接收部(receptacle，容器)11以容纳滚珠轴承22，从而允许内环18旋转。轴承16可以成角度地设置以补偿在手动使用期间施加的力。例如，如果一个人具有在推开时向下推以及在朝向他/她拉动时拉起的倾向，则成角度的内环18和外环20的设计可以有助于均衡这些力。围绕筒体48的内室68可以有两个或更多个结节75，其防止弹簧9回弹，并且有助于将来自对准设备内室68和装置回缩室76“发射”射弹的伤害的可能性最小化。

现在参考预计厚度的目标材料项目垫。预计厚度或预定厚度的目标材料项目垫84(图7a、图7b和图7c中所示的)可以包含多层目标材料86。单个垫84可以包含不同形状、颜色、组成、材料和纹理的目标材料86，或者垫84可以包括单一类型的目标材料86。垫84可以包含不同厚度的目标材料86。垫84可以是书籍、日报、剪贴簿、文件夹、卷、卷轴、笔记本、或带有或不带有书脊装帧或带有或不带有任何装帧的堆叠的柱形垫的形式。

垫84可以消除使用者82利用切割垫或其他保护表面进行有效和精确切割的需要。在一些实施方式中，具有有给定长度和厚度的切割刃12的刀片10的选定装置1将仅以与切割刃将切割的深度相对应的厚度切穿垫层。在一些实施方式中，分层垫84可以通过在顶部上的最薄目标材料86到底部上的最厚目标材料，或不以特定顺序，或以交错或交替图案，或按照材料类型、样式或颜色布置，或者按照项目步骤顺序布置而被组织起来。

在一些实施方式中，垫84可以被预先设计或预先确定以符合特定的主题或艺术项目。在这样的实施方式中，垫84可以伴随有用于如何使用和创建特定项目的临摹(tracing)轮廓和方向以及完成全部或部分项目所需的材料。

例如，垫84可以是用于纸玩偶的套件的一部分。垫84中的目标材料86的不同层可对应于使用者可同时勾画和精确切割的特定玩偶服装。使用者还可以在目标材料86上勾画和切割预先标记的形状或图案。因为目标材料的厚度与切割刃12的厚度相协调，所以使用者能够简单地通过使用具有目标材料86的页面的垫84按照其设计去使用的顺序切割，而不需要切割垫。贴纸片材和其他这种多层目标材料86将被设计为使得功能层或表面层的厚度比切割刃12薄，但是背衬或下层保护其后面的层。这将使使用者能够切割出顶层并保持其余层不变。

现在参考材料施加和切割系统和套件。材料施加和切割系统可以包括所有上述公开的设备和那些设备的替代物或少于上述公开的全部部件。在一些实施方式中，各种装置1可以被分组在一起。每个装置1可以包含不同的装饰材料58。在一些实施方式中，装置1和对准设备44和48可以被收纳并且存在于存储箱或袋中。存储箱或袋可以使使用者更方便地将材料运送或手提到不同的位置，并有助于保持材料施加和切割项目的有组织性。存储箱可以具有特别地适合对准设备44或48、装置1、预计厚度的目标材料项目垫84和其他杂项材料施加和切割供应品的若干隔室或指定隔室。切割刃深度、预计厚度的目标材料项目垫、装置和装饰材料、尖端形状和对准设备的组合帮助使用者完成具有创造性、乐趣和安全性的任务。

现在参考使用具有对准设备和预计厚度的目标材料项目垫的装置的方法。当装置1插入到对准装置44或48中时，装置1应该被定向成使得尖端6、笔尖8、切割刃12和切割刃支撑件36都被定向为使得装置可以容易地围绕包括至少一个轴承16的可旋转套箍中的纵向旋转轴线旋转。尖端6可以以从10度至170度的角度与目标材料接触。作为参考，当装置1垂直于目标材料表面86时，装置成90度放置，在该目标材料表面处，近侧端3与目标材料最接近。当装置1的远侧端5朝向尾端部分90倾斜时，该角度减小。当装置1的远侧端5朝向前端部分88倾斜时，角度增加。

使用者选择装置1并且将装置1插入到对准设备44或48中，其中装置的远侧端13优选地插入穿过对准设备44或48的近侧孔14中。对准设备44或48的近侧端3可以面向上或向下用于装置1插入。通过向下拉装置的远侧端5，使用者可缩回装置的远侧端13以将对准设备48的弹簧9压缩直至结节75。结节75可以是内部闪光灯、凸起点、凸脊或抓在装置1上或压靠装置的突起。装置1防止使用者由于弹簧压缩而按压过猛和使刀片的位置倾斜，该弹簧压缩可随弹簧9的长度、厚度和材料而变化。当使用者向对准设备44或48施加压力时，弹簧9的可压缩性使压力平均或者减小了对装置1的过度压力，以防止弯曲或者损坏笔尖8或者刀片10。不管使用者施加多大的压力，由于压力是施加到对准设备44或48而不是直接施加到装置1上，因此压力被限制到弹簧在对准设备44或48接合目标材料86时能够施加的最大压力和可压缩性。弹簧9可以是任何类型并且具有适合用于切割和装饰装置的任何弹簧力或压缩性；精确的力和可压缩性不是必需的。弹簧9可以是可互换的以满足使用者的偏好。

对准设备44或48的结构可以允许使用者同时切割和装饰具有非常小的角度的形状，而不需要将装置和对准设备从目标材料上抬起(见图7a、7b、7c)。对准设备44或48将允许装置1在对准设备44或48内时旋转，而不是使用者需要旋转手腕来改变装置1沿着目标材料86的方向。使用者可以通过对准设备44或48并借助于定向元件使装置1沿着目标材料86的表面滑动，该定向元件可以是切割刃支撑件36、滑动表面29或者放置引导件或可以与装置(具有或不具有对准设备)1和目标材料86结合使用的模板、或任何组合。当使用者通过对准设备44或48使装置1沿着目标材料86的表面滑动时，对准设备44或48可以将装置1定向到最佳位置，以便使用。

对于使用如图6所示的可缩回装置和对准设备的实例，对准设备48和装置1可以组合成单个固定装置，其中使用者仅需要按压对准设备的远侧端5以压缩远侧端弹簧9，该远侧弹簧压缩近侧端弹簧9以推动装置尖端6，因此装置尖端6从对准设备48的近侧端3突出。如图7a所示，使用者82可以将装置尖端6直接向下按压到目标材料86上以压缩近侧弹簧9。然后，定向元件诸如滑动表面29或切割刃支撑件36与目标材料86的表面齐平并与其接触。使用者82然后可以沿着目标材料86滑动对准设备48。如图6所示，为了将装置1从对准设备48弹出，使用者可用他/她的拇指将远侧端杯72按压入装置回缩室76中，以将装置1从与近侧弹簧室78中的近侧端轴承60的摩擦固定中释放。

结论

以上描述了形成材料施加和对准设备系统的装饰和切割装置、对准设备、预计厚度的目标材料投影垫，和套件及其使用方法。然而，应该理解，本发明不限于在图中公开和示出的特定描述。本发明还包括在权利要求书范围内的任何修改或等同物。

Claims (48)

1.一种材料施加和切割系统，包括至少一个装置和至少一个对准设备，其中，所述装置包括装置壳体、近侧孔、远侧端、至少一个储存器、尖端、笔尖和刀片，和

其中，所述刀片包括切割刃、钝端、成角度侧、突出侧和切割刃支撑件，和

其中，所述对准设备是手柄保持器，所述手柄保持器包括至少一个轴承、近侧端、远侧端、可旋转套箍、至少一个接头、套箍环、连接至手柄以形成三脚架的两个腿部、和所述手柄。

2.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述轴承是衬套、滚柱轴承或同心圆环，以及其中，所述尖端包括滑动表面，所述滑动表面从所述近侧孔向外并且所述刀片的切割刃从所述滑动表面突出。

3.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述轴承包括内环、外环、接收部和滚珠轴承，以有利于装置或储存器的旋转。

4.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置和所述对准设备是分开且可互换的。

5.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置和所述对准设备被固定在一起以便成为单个设备。

6.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，还包括目标材料项目垫。

7.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述至少一个装置和所述至少一个对准设备设置在套件中。

8.根据权利要求7所述的材料施加和切割系统，其中还在所述套件中包括目标材料项目垫。

9.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中所述装置还包括在所述储存器内部的装饰材料。

10.根据权利要求9所述的材料施加和切割系统，其中所述装饰材料选自由以下组成的组：墨汁、染料、胶水、颜料、透明涂物、凝胶、抛光剂、涂料、蚀刻溶液、石墨、油画棒、油、蜡、闪光物、乳剂、夜光物质、荧光物质、蜡笔、黑光敏感物质、水、泡沫、芳香物质和它们的组合。

11.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述尖端包括内部部分和外部部分。

12.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中所述装置还包括限深磨损指示器。

13.根据权利要求12所述的材料施加和切割系统，其中，所述限深磨损指示器是变色指示器。

14.根据权利要求12所述的材料施加和切割系统，其中，所述限深磨损指示器是销。

15.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述接头是可移动的。

16.根据权利要求1所述的材料施加和切割系统，其中，所述接头是固定的。

17.一种材料施加和切割系统，包括至少一个装置和至少一个对准设备，

其中，所述装置包括装置壳体、近侧孔、远侧端、至少一个储存器、尖端、笔尖和刀片，

其中，所述刀片包括切割刃、钝端、成角度侧、突出侧和切割刃支撑件，和

其中，所述对准设备包括至少一个轴承和保持器，以及

其中，所述对准设备是具有内部室的筒保持器，所述筒保持器包括至少一个弹簧、至少一个滑动表面、至少一个轴承止动件、至少一个弹簧室、近侧孔、至少一个结节和筒体。

18.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述筒体由两个纵向筒组成，以及其中，所述尖端包括滑动表面，所述滑动表面从所述近侧孔向外并且所述刀片的切割刃从所述滑动表面突出。

19.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述筒体是单个的筒件。

20.根据权利要求18所述的材料施加和切割系统，其中，所述筒体是波状的。

21.根据权利要求19所述的材料施加和切割系统，其中，所述筒体是波状的。

22.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中所述筒保持器还包括装置稳定器。

23.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中所述筒保持器还包括远侧端盖、远侧弹簧室、装置缩回室和近侧弹簧室。

24.根据权利要求22所述的材料施加和切割系统，其中所述筒保持器还包括远侧端盖、远侧弹簧室、装置缩回室和近侧弹簧室。

25.根据权利要求24所述的材料施加和切割系统，其中所述筒保持器包括收纳在所述近侧弹簧室中的一个近侧弹簧和收纳在所述远侧弹簧室中的一个远侧弹簧。

26.根据权利要求25所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置包括装置壳体、近侧孔、远侧端、至少一个储存器、尖端、笔尖和刀片，且所述装置穿过所述至少一个轴承以及所述近侧弹簧和所述远侧弹簧。

27.根据权利要求26所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置是可缩回的。

28.根据权利要求26所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置是可弹出的。

29.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述弹簧是非旋转可压缩弹簧。

30.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述弹簧是可旋转可压缩弹簧。

31.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述轴承是衬套、滚柱轴承或同心圆环。

32.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述轴承包括内环、外环、接收部和滚珠轴承，以有利于装置或储存器的旋转。

33.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置和所述对准设备是分开且可互换的。

34.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述装置和所述对准设备被固定在一起以便成为单个设备。

35.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，还包括目标材料项目垫。

36.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述至少一个装置和所述至少一个对准设备设置在套件中。

37.根据权利要求36所述的材料施加和切割系统，其中还在所述套件中包括目标材料项目垫。

38.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中所述装置还包括在所述储存器内部的装饰材料。

39.根据权利要求38所述的材料施加和切割系统，其中所述装饰材料选自由以下组成的组：墨汁、染料、胶水、颜料、透明涂物、凝胶、抛光剂、涂料、蚀刻溶液、石墨、油画棒、油、蜡、闪光物、乳剂、夜光物质、荧光物质、蜡笔、黑光敏感物质、水、泡沫、芳香物质和它们的组合。

40.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中，所述尖端包括内部部分和外部部分。

41.根据权利要求17所述的材料施加和切割系统，其中所述装置还包括限深磨损指示器。

42.一种使用材料施加和切割系统而同时地进行装饰和切割的方法，所述材料施加和切割系统包括至少一个装置和至少一个对准设备，

其中，所述装置包括装置壳体、近侧孔、远侧端、至少一个储存器、尖端、笔尖和刀片，

其中，所述刀片包括切割刃、钝端、成角度侧、突出侧和切割刃支撑件，和

其中，所述对准设备包括至少一个轴承和保持器，和

其中，所述对准设备是具有内部室的筒保持器，所述筒保持器包括至少一个弹簧、至少一个滑动表面、至少一个轴承止动件、至少一个弹簧室、近侧孔、至少一个结节和筒体，

所述方法的步骤包括，选择至少一个装置，将所述装置插入到所述对准设备中，在握住所述对准设备的同时将所述装置的近侧端施加到目标材料，以及向所述目标材料施加压力。

43.根据权利要求42所述的方法，其中，对所述目标材料施加压力有利于将装饰材料从所述笔尖沉积到目标材料上，以及其中，所述尖端包括滑动表面，所述滑动表面从所述近侧孔向外并且所述刀片的切割刃从所述滑动表面突出。

44.根据权利要求42所述的方法，其中，向所述目标材料施加压力有利于通过所述刀片的切割刃刺穿所述目标材料。

45.根据权利要求42所述的方法，其中，对所述目标材料施加压力使得所述弹簧压缩。

46.根据权利要求42所述的方法，其中，所述目标材料是具有不同厚度的多层材料的目标材料项目垫。

47.根据权利要求42所述的方法，还包括将所述对准设备 推向或拉向前端部分并离开尾端部分的步骤。

48.根据权利要求47所述的方法，其中，使用者建立从所述目标材料切割出并用装饰材料勾画出的形状。

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