剪刀刃中隐藏着什么筒夹
时间：2022/09/30 10:12:13 编辑：
剪刀刃中隐藏着什么？
照片中的是315日元（含税）普通价位的办公用品——剪刀“fitcutCURVE”＊1。该剪刀可轻松剪断原来难以剪切的又厚又硬的物体、花草的茎，以及像布一样柔软且富有弹力的物体。其锋利度达到原来的约3倍＊2。 ＊1 日本普乐士（PLUS，总部位于东京）于2012年1月12日上市。 ＊2 这里说锋利度达到约3倍，意思是指向剪切对象施加的、直至其被剪断时所需要的力的最大值为该公司以往产品的约1/3。 剪刀的锋利度并不仅仅决定于刀锋的锐利度，还有一点尤为重要，这就是能够高效传递切断力，比如说两刃能够从两个方向合拢到基本同一直线上，由此剪切对象物。为了达到这一效果，裁剪剪刀和万能剪刀通过增加钢材厚度等手段来防止两刃从同一直线上偏离出去。 不过，这种方法的成本较高，无法应用于低价位的办公用品。因此，一种新的刀刃轮廓形状被提了出来，该方案参考了菊石壳体的旋涡形状，以及蜜蜂接近花朵时的飞行轨迹所展现的“对数螺旋线”。那么，采用这种形状时，锋利度为何会提高呢？ 普乐士将目光放在了剪切时两刃形成的角度（刀刃开角）上。剪切对象在切断时受到的、来自剪刀的力相对于刃面（向剪切对象按压的面）可分为法线方向的力和切线方向的力。这两股力的平衡会影响剪刀的锋利度，而这一平衡是随着刀刃的开角而变化的。正因如此，普乐士将着眼点放在了这一方面。 具体来说，当两刃的开角较大时，与法线方向的力相比，切线方向的力更占优势。因此，剪切对象较硬的话，刀刃往往会在切线方向上打滑，容易使剪切对象从剪刀缝中滑掉＊3。相反，当两刃的开角较小时，法线方向的力更占优势。这时，如果剪切对象又厚又有弹力，那么将刀刃向法线方向按压的力就容易被吸收掉，从而难以切断。原来的商用剪刀，其两刃开角变化较大，无法使两股力保持适当的平衡。 ＊3 设想一下用小手来抓握又硬又大的球时的情景，就会轻松明白。这时手必须最大限度张开（相当于两刃处于大开角状态），指尖的力很难向球体垂直传递，指尖会打滑，球容易溜掉。 普乐士得出的结论是：当这两股力量对切断的贡献率相同、即两刃开角约30°时，剪刀的切断效率较高。该公司在实际试制这种剪刀后，证实锋利度得到提高，从而开发出了此次的剪刀产品（图1）。
图1 普乐士新上市的、锋利度达到原来3倍的商用剪刀“fitcutCURVE”。将刀刃根部到头部的开角均固定在約30°。顺便提一句，由于fitcutCURVE能够轻松剪切瓦楞纸箱、纸盒、花草、布料、西服吊牌等，因此普乐士将其称为“家用剪刀”，而不是商用剪刀。
将两刃开角设定为约30°就能提高锋利度的原因在于可夹住剪切对象不使其溜掉，减少了能量损失。而且，新开发的剪刀将刀刃根部到头部的开角均固定在约30°，即使在杠杆比较高的刀刃根部附近，剪切对象也可不溜掉地被切断，能够以更小的力来剪切。而不用加厚钢材也源于剪切对象可不溜掉地被刀刃切入，两刃不易偏离。 使刀刃开角保持固定的设计参考的是对数螺旋线（图2）。如图2所示，提取了β为15°的左旋螺旋线，以及与之形成轴对称的右旋螺旋线的一部分，以分别近似的状态确定了两刃的轮廓形状＊4。
图2 左旋的对数螺旋线（红色实线）。在旋转中心引出的半直线与螺旋线的交点上画切线时，切线与半直线就会形成固定的β角。蓝色实线是与红色实线形成轴对称的右旋对数螺旋线。
＊4 实际上是提取了更接近旋转中心的螺旋线的一部分来使用。以对数螺旋线的旋转中心为轴，使右旋螺旋线沿反时针的旋转，与左旋螺旋线沿顺时针的旋转同步，从而形成剪刀闭合动作。
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