Tubing cutter

Abstract

A cutting tool with a housing, a motor mounted within the housing, a transmission including a reduction gearbox and a bevel gear pair. The bevel gear pair has a driving bevel gear and a driven bevel gear which is a fan-shaped and fractional bevel gear. In addition, a gearcase is connected to the housing, where the gearcase has at least one flange with a hole for attaching the tool to a surface. The cutting tool has a pipe holder supported by the gearcase, and a movable blade coupled with the motor via the transmission wherein the movable blade is movable towards the pipe holder for cutting a workpiece disposed between the pipe holder and the movable blade.

Description

TUBING CUTTERFIELD

[0001] The present invention relates to power cutting tools and, more specifically, to battery-powered pipe or tubing cutters.BACKGROUND

[0002] Manually-operated pipe cutters perform cutting operations in various ways, such as with sawing motions or by successive ratcheting of a pipe cutter knife through a pipe. Oftentimes, these methods of pipe cutting result in imperfect cuts or, when cutting a pipe of a material such as PVC, snapping of the pipe. Manually-operated pipe cutters also cause ergonomic difficulties for the user. In particular, a user having a relatively small hand size or low hand or wrist strength may experience difficulty completing a pipe cut. Additionally, the use of manually-operated pipe cutters can be time consuming.

[0003] DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0004] Preferred embodiments of the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, of which:

[0005] Figure 1 is a right side view of the cutting tool according to the invention;

[0006] Figure 2 is a partial cross-sectional view from the right side;

[0007] Figure 3 is an exploded view of a movable blade and a transmission;

[0008] Figure 4 is a top view of the cutting tool; and

[0009] Figure 5 illustrates a controller for the cutting tool and a plurality of additional control modules connected to the controller.DETAILED DESCRIPTION

[0010] Referring now to the drawings, cutting tool 10 is a pipe cutter operable to cure a variety of pipes. For example, the illustrated cutting tool 10 is able to cut a pipe having a 1 / 2 in. inner diameter or less. In other embodiments, the cutting tool 10 is configured to cut a pipe having a diameter greater than 1 / 2 in. Additionally, the illustrated cutting tool 10 is adapted to cut polyvinyl chloride ( “PVC” ) pipe, although a variety of different types of pipes, such as, for example, other types of plastic pipes, metal pipes, or the like, may also be cut with the cutting tool 10. Preferably, cutting tool 10 includes a housing 1 preferably including a handle 1 HH, a pipe holder 21 disposed on housing 1, a movable blade 22 disposed within housing 1, and a motor 13 for driving movable blade 22.

[0011] A power tool battery pack 12 may be attached to housing 1 and electrically connected to tool 10 in order to power motor 13. Preferably power tool battery pack 12 may have a nominal voltage of 18 volts. The battery pack 12 may include five (5) lithium-ion battery cells and is coupled  to the handle 1 HH by sliding. Persons skilled in the art shall recognize that the battery pack 12 may alternatively include fewer or more battery cells, the battery cells may have chemistries other than lithium-ion, and / or the battery pack 12 may be coupled to the handle 1 HH using other coupling means. Battery pack 12 may be electrically connected to tool 13 via terminals 1T disposed on housing 1.

[0012] Preferably, movable blade 22 is rotatably connected to the pipe holder 21. Alternatively, movable blade 22 is supported to housing 1. Persons skilled in the art shall recognize that pipe holder 21 and movable blade 22 are preferably positioned at the front of the housing 1 and extending beyond the housing 1. Movable blade 22 preferably has a V-shaped cutting edge. Pipe holder 21 preferably a V-shaped slot to support the pipe throughout the cutting operation.

[0013] A trigger 31 is disposed on housing 1 and preferably on handle 1 HH. A switch lock-off 32 is pivotably connected to trigger 31. The trigger 31 is used for controlling the motor 13 to work or not to work, and the switch lock-off 32 can prevent the user from activating the motor 13 accidentally.

[0014] Cutting tool 10 may include drive mechanisms configured to quickly return the movable blade 22 to an open position. For example, the cutting tool 10 may include one of the drive mechanisms illustrated and described in International Patent Application Publication No. WO2009 / 006588, entitled “PIPE CUTTER” , filed Jul. 3, 2008, the entire  contents of which is hereby incorporated by reference. In other embodiments, cutting tool 10 may include wire cutting mechanisms configured to cut a pipe. For example, cutting tool 10 may include one of the wire cutting mechanisms illustrated and described in International Patent Application Publication No. WO2009 / 006596, entitled “PIPE CUTTER” , filed Jul. 3, 2008, the entire contents of which is hereby incorporated by reference. Alternatively, cutting tool 10 may include a cutting mechanism or knife with an angled blade for cutting a pipe. For example, cutting tool 10 may include one of the knives or cutting mechanisms illustrated and described in US Patent No. US9486864, entitled “PIPE CUTTER” , filed March 3, 2014, the entire content of which is hereby incorporated by reference.

[0015] Referring to FIGS. 2-3, a transmission 11 is preferably connected to motor 13. Preferably, the transmission 11 comprises a reduction gearbox 14 and a bevel gear transmission pair. The reduction gearbox 14 is preferably connected to the output shaft of the motor 13 for reducing the rotational speed of the motor output shaft.

[0016] The bevel gear transmission pair is preferably connected between the movable blade 22 and the reduction gearbox 14, and drives the movable blade 22 to pivot about its central axis which is perpendicular to the axis of the motor 13. The bevel gear transmission pair preferably comprises a driving bevel gear 16 and a driven bevel gear 17 which are meshed with each other. The driving bevel gear 16 is preferably  connected to the output of the reduction gear box 14 and the driven bevel gear 17 is preferably connected to the movable blade 22, wherein the driven bevel gear 17 is preferably a fan-shaped and fractional bevel gear in substance.

[0017] As shown in FIGS. 2-3, the driven bevel gear 17 is formed on a support arm 18 which is preferably fixedly connected to the movable blade 22. Support arm 18 has an output spindle 18S. A screw 24 may be threadedly engaged with output spindle 18S, sandwiching and fastening movable blade 22 to output spindle 18S.

[0018] Movable blade 22 may be attached to output spindle 18S via a keyed joint to prevent relative rotation therebetween, maximizing torque transmission between output spindle 18S and movable blade 22. Preferably movable blade has a non-circular keyed slot 22K. A blade holder 23 is disposed into slot 22K. Preferably blade holder 23 has flanges and / or key 23K that engage into slot 22K. Key 23K preferably engages with output spindle 18S with minimal play therebetween to maximize torque transmission. Screw 24 then can be inserted through blade holder 23 and movable blade 22 and threadingly engaged with output spindle 18S.

[0019] Referring to FIGS. 1-4, pipe holder 21 is preferably formed in a metal gearcase 21G. Alternatively, pipe holder 21 is attached to the gearcase 21G. Gearcase 21G is preferably attached to housing 1. Preferably gearcase 21G partly supports the reduction gearbox 14.

[0020] Gearcase 21G preferably at least one (and preferably two) flange (s) 21 F. Persons skilled in the art shall recognize that flange (s) 21 F are made of metal. Flange (s) 21 F have a hole 21 H. Persons skilled in the art shall recognize that a user can insert a screw through hole (s) 21 H to attach the tool 10 to a surface S. Preferably housing 1 may have a surface 1S that is co-planar with the bottom surface (s) of flange (s) 21 F. Persons skilled in the art shall recognize that having three co-planar surfaces (flanges 21 F and surface 1S) will provide a stable connection with surface S with minimal play. Persons skilled in the art shall recognize that flange (s) 21 F may be separate from gearcase 21G and / or attached to housing 1.

[0021] Referring to FIGS. 1 and 5, the battery pack 12 powers a plurality of components of the cutting tool 10 including a controller 400. The controller 400 is electrically connected to a plurality of additional control systems or modules within the cutting tool 10 including a pulse width modulator (“PWM” ) control module 404, a power field effect transistor ( “FET” ) module 408, a worklight control module 412, a battery pack control module 416, a motor control module 420, an LED control module 424, a Hall sensor control module 428, and a user input control module 432. Although the modules 404-432 are illustrated as being separate from and connected to the controller 400, in some embodiments of the invention, one or more of the control modules 404-432 are integrated into the controller 400. Additionally, other embodiments of the invention include more, fewer, or different control modules coupled to or integrated with the controller 400.  The controller 400, the control modules 404-432, or combinations of the controller 400 and control modules 404-432 are used to execute a control process (described below) of the cutting tool 10. The control process includes, among other things, a variety of measurements, evaluations, and comparisons which are used to determine operating conditions of the cutting tool 10 and whether the cutting tool 10 is operating within safe operational parameters.

[0022] Controller 400 preferably controls the movable blade 22 to swing back and forth. Controller 400 may use Hall sensor control module 428 to sense when movable blade 22 has moved to a predetermined position close to the pipe holder 21 and / or separate from the pipe holder 21. Hall sensor control module 428 may be implemented alternatively with at least one switch or photosensitive sensor, etc., and preferably with a combination of Hall sensors, switches or photosensitive sensors. Persons skilled in the art shall refer to US Patent No. 8, 434, 234, which is hereby incorporated by reference.

[0023] Persons skilled in the art shall recognize that LED control module 424 may control an LED 25 disposed on housing 1.

[0024] In some embodiments, a battery pack controller (not shown) provides information to the controller 400 through, for example, the battery pack control module 416, related to a battery pack temperature or voltage level. The controller 400 and the battery pack controller also include low voltage monitors and state-of-charge monitors. The monitors are used by  the controller 400 or the battery pack controller to determine whether the battery pack 12 is experiencing a low voltage condition, which may prevent proper operation of the cutting tool 10, or if the battery pack 12 is in a state-of-charge that makes the battery pack 12 susceptible to being damaged. If such a low voltage condition or state-of-charge exists, the cutting tool 10 is shut down or the battery pack 12 is otherwise prevented from further discharging current to prevent the battery pack 12 from becoming further depleted.

[0025] The cutting tool 10 may include additional controls which enhance the operation of the cutting tool 10. Persons skilled in the art shall recognize that, when the movable blade 22 is brought into contact with a pipe, the current drawn by the cutting tool 10 will increase until the cutting tool 10 splits the pipe. After the cutting tool 10 splits the pipe, the current draw of the cutting tool 10 decreases until the movable blade 22 reaches the opposing side of the pipe. The current drawn by the cutting tool 10 increases again until the movable blade 22 completes cutting through the pipe and the current again diminishes.

[0026] Persons skilled in the art shall recognize that the cutting operation may generate a substantial amount of torque. The torque generated when initially brought in contact with a pipe is, in some instances, sufficient to break gear teeth in the drive mechanism. As such, a current threshold level is established that, when exceeded, causes the controller 400 to reduce the duty cycle from the high or full-speed mode (i.e., 100%duty  cycle) to a reduced duty cycle mode (e.g., 50%duty cycle) using pulse width modulation to reduce the loading on the cutting tool 10 and, therefore, reduce the torque generated by the cutting tool 10. The operational current of the cutting tool 10 exceeding the current threshold level is considered an “event” associated with a condition of the cutting tool 10. The controller 400 is capable of detecting other events, such as a voltage threshold being exceeded, a timer threshold being exceeded, a temperature threshold, being exceeded, a speed threshold being exceeded, a torque threshold being exceeded, and the like.

[0027] Controller 400 may manage the duty cycle of the PWM according for other effects. For example, controller 400 may set the duty cycle of the PWM during the cutting operation and the duty cycle of the PWM during the retraction operation, where movable blade 22 is moved away from pipe holder 21. In one embodiment, controller 400 may set the cutting duty cycle to a predetermined duty cycle, e.g., 70%, while the retraction duty cycle to a second predetermined duty cycle, e.g., 100%, allowing the movable blade 22 retracted faster compared to the cutting speed. Alternatively, controller 400 may set the cutting duty cycle and the retraction duty cycle to the same predetermined duty cycle, e.g., 70%or 100%.

[0028] Controller 400 may also use user input control module 432, which may include the mode selector switch 432M and the direction switch 432D.  In one embodiment, the end user can use mode selector switch 432 to select between two modes.

[0029] In the first mode, the movable blade 22 would retract automatically, i.e., movable blade 22 will move away from pipe holder 21, when the cutting operation is completed. Preferably, once the movable blade 22 is retracted, the cutting tool 10 would not start another cutting operation until the end user engages trigger 31 again. Persons skilled in the art will recognize that the controller 400 shall stop the rotation of movable blade 22 away from pipe holder 22 once it has reached the end of the movement range.

[0030] In the second mode, the end user would control the operation with the direction switch 432D. For example, if the direction switch 432D is engaged in a first position, the movable blade 22 would move towards the pipe holder 21, i.e., towards the pipe for cutting. When the movable blade 22 has cut through the workpiece, the end user would then move the direction switch 432D to a second position. Once the end user reactivates trigger 31, the movable blade 22 will move away from pipe holder 21 until it has reached the end of the movement range or when the end user releases the trigger 31.

[0031] The cutting tool disclosed by the present invention are not limited by the contents described above and the structure shown in the drawings. Rather, those of ordinary skill in the art will appreciate that changes, substitutions, and modifications to the configurations and positions of  illustrated and described parts can be made while still falling with the scope of the invention set forth in the claims that follow.

Claims

1.A cutting tool comprising:a housing;a motor mounted within the housing;a transmission including a reduction gearbox and a bevel gear pair, the bevel gear pair comprising a driving bevel gear and a driven bevel gear which is a fan-shaped and fractional bevel gear;a gearcase connected to the housing, at least one of the housing and the gearcase comprising at least one flange with a hole for attaching the tool to a surface;a pipe holder supported by the gearcase; anda movable blade coupled with the motor via the transmission wherein the movable blade is movable towards the pipe holder for cutting a workpiece disposed between the pipe holder and the movable blade.2.The cutting tool of claim 1, wherein the housing has a surface that is substantially co-planar with the at least one flange.3.The cutting tool of claim 1, wherein the movable blade has a V-shaped cutting edge.4.The cutting tool of claim 1, further comprising a controller for controlling the motor.5.The cutting tool of claim 4, further comprising a pulse width modulation (PWM) control module connected to the controller controlling a power signal sent to the motor.6.The cutting tool of claim 5, wherein at least one of the controller and the PWM control module controls the power signal sent to the motor by adjusting a duty cycle of a pulse width modulation of the power signal.7.The cutting tool of claim 6, wherein a value of the duty cycle is one-hundred percent.8.The cutting tool of claim 6, wherein a value of the duty cycle is seventy percent.9.The cutting tool of claim 4, further comprising a user input control module connected to the controller.10.The cutting tool of claim 9, wherein the user input control module selects between first and second modes depending upon an input from a user.11.The cutting tool of Claim 10, wherein, in the first mode, the movable blade moves towards the pipe holder during the cutting operation and away from the pipe holder after the cutting operation has ended.12.The cutting tool of Claim 11, wherein, in the second mode, the movable blade moves towards the pipe holder when a switch is in a first position, and the movable blade moves away from the pipe holder when the switch is in a second position.13.The cutting tool of claim 1, further comprising a battery pack electrically connected to the motor14.The cutting tool of claim 13, wherein the battery pack is separable from the housing.15.The cutting tool of claim 13, wherein the battery pack is a lithium-ion based battery pack.16.The cutting tool of claim 1, wherein the pipe holder has a V-shaped slot for supporting the workpiece.17.The cutting tool of claim 1, wherein the movable blade is attached to the driven bevel gear.18.The cutting tool of claim 17, wherein the driven bevel gear has an output spindle, and the movable blade is attached to the output spindle.19.The cutting tool of claim 18, wherein the movable blade has a keyed slot; the cutting tool further comprising a blade holder engaging the keyed slot, and a screw inserted through the blade holder and the movable blade and threadingly engaged to the output spindle.

Images