專利名稱:刷子絲束及其制備的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及刷子的生產,更具體地涉及絲的制備。
背景技術:
常規(guī)的牙刷通常包括數(shù)簇固定在牙刷柄頭上的刷毛。生產牙刷的一種方法包括安裝數(shù)簇完成的(末端圓形的)刷毛,將它們的未經拋光的末端插入到模腔中,通過注射成型圍繞未經拋光的簇末端形成牙刷本體,由此將簇錨入牙刷本體中。通過具有盲孔的模桿將簇插入模腔,該盲孔與簇在完成的刷子上的理想位置相對應。完成的刷毛的制備方法包括從卷筒展開絲束,將絲的自由端卷回,切斷臨近絲的自由端的繩段,形成具有理想長度的刷毛,將刷毛放入稱作箱子的矩形盒中。然后通過從箱子中揀取刷毛組形成簇。
但是,當從箱子中揀取刷毛并轉移到填充模桿的機器時經常發(fā)生問題。揀取設備嘗試著重復地選取合適數(shù)量的刷毛來形成簇。但是,在該任務中固有的困難會導致數(shù)簇刷毛相對于模桿中的盲孔太小或太大。如果簇太小,孔不能被充分地填滿,當制柄時塑料會流入孔中。如果簇太大,一根或多根刷毛不能進入模桿,但是反而卷曲到側面,阻礙了將簇完全插入模桿,這又會影響成形。
這些問題可以通過將直接從卷筒供應的連續(xù)絲束填入模桿來解決。用于從連續(xù)的絲流填充模桿的方法和設備記載在名稱為“植入牙刷毛”(TUFTING ORAL BRUSHES)的美國專利申請?zhí)?9/863,193中,其內容在這里引作參考。通過注射成型法(它包括將連續(xù)的絲的自由端插入到模桿中)可以相對容易和經濟地生產出使用這些方法的牙刷。在絲的自由端已經進入到模桿孔之前,不將絲切成刷毛長度,這樣減少或消除如上所述的在處理切斷的簇時會發(fā)生的問題。
但是,當使用裝有卷筒的植毛機時還會出現(xiàn)問題,因為懸鏈線問題是連續(xù)絲的卷筒所固有的。問題包括各根絲之間的不統(tǒng)一的張力和長度,這通常是制絲工藝造成的。當從卷筒拉絲束時,這些張力和長度的差異會造成各根絲最后成環(huán)(如圖1A-1D所示),或者卷繞在卷筒上(如圖2所示)。
當這些問題出現(xiàn)時,進入裝有卷筒的植毛機的給料裝置的絲束的尺寸會改變。例如,當絲彼此纏繞時,整束的直徑會變大。由于對給料裝置的容限通常是嚴格的,直徑增大的絲束面積不能適合給料裝置。直徑增大的面積也不能適合模桿的盲孔。
而且,當各別絲具有較小的張力時,這些絲會相對于其它絲發(fā)生軸向滑動,沿給料時卷筒的方向向后。由于該絲繼續(xù)朝卷筒向后移動,增加了松弛,最終會形成環(huán)。該環(huán)最終會阻礙或斷開絲。
發(fā)明內容
發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn),通過抑制或防止絲彼此相對移動可以減少或甚至消除這些懸鏈線。
防止絲彼此相對移動的一種方法是以一定距離的間隔將絲彼此焊接在一起。該焊接過程可以例如在絲束進入給料裝置之前或在預制備步驟(其中將絲束焊接并重新卷繞到卷筒上,然后將其供給植毛機)中完成。將絲束中的絲彼此焊接防止絲相對于彼此軸向地或徑向地相互纏繞在一起而移動。通過防止軸向移動,各根絲不能向后朝卷筒移動,由此防止環(huán)的形成。通過防止徑向地相互纏繞的移動,各根絲不能抱合成束,由此防止直徑的改變。而且,由于當制作牙刷柄時,可以切斷絲束將焊接點放在模腔中,使焊接點成形(或者在焊接點中形成孔)來形成錨固。通過使用焊接點形成錨固,人們可以取消如本領域的公知常識中的通過加熱模桿中的絲束和完成末端來形成錨固的單獨步驟。
防止絲彼此相對移動的另一種方法是使用可溶的粘合劑臨時將絲彼此粘結??梢栽陬A生產步驟中或就在絲束進入給料裝置之前應用粘合劑。一旦形成刷柄,就將可溶的粘合劑從暴露的刷毛上除去。
防止絲彼此相對移動的另一種方法是使用冰臨時將絲彼此粘結。將液體涂敷到絲束上,并使絲束穿過冷卻液或氣,例如液氮。液氮會迅速將絲束凍結成固體桿,然后它會容易地滑過給料裝置。然后可以將冰融化,例如通過在植毛機中加熱或通過在末端磨圓過程中絲的摩擦熱。
在一個方面,本發(fā)明的特征在于一種生產絲束的方法,它包括(a)供給包括多根長的連續(xù)的絲經過一粘結裝置;和(b)在多根連續(xù)的絲之間形成至少一個粘結點,其中至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點的形成防止絲相對于多根連續(xù)的絲中的任何其它絲沿軸向移動。
一些方法包括一個或多個下述的特征。該方法還包括沿絲束形成多個軸向間隔開的粘結點。多個粘結點沿絲束軸向等距離地間隔開。粘結點通過焊接形成。焊接可以通過超聲波焊接完成。超聲波焊接是使用一焊頭和砧座完成。砧座包括一金屬基座和一穿過金屬基座的槽,絲束從該槽中穿過,所述的槽的側面襯有非金屬壁以防止焊頭焊接到砧座上。焊頭和砧座一起形成最終刷子簇的形狀。槽的寬度是可調節(jié)的。焊頭是一桿狀焊頭。超聲波焊接是通過一超聲熔合裝置完成的。
在另一方面,本發(fā)明包括使粘結點成形為完成的簇的形狀。粘結點可以成形為包括一個凹陷的形狀。粘結點可以成形為包括一個貫穿粘結點的孔的形狀。本方法還包括在使粘結點成形之前張緊絲束。
在另一方面,本發(fā)明包括形成沿軸向連續(xù)的粘結點。在一個方面,沿軸向連續(xù)的粘結點是通過凍結絲而形成的。絲的凍結是這樣完成的(a)將液體涂敷到多根連續(xù)的絲上以便潤濕絲;和(b)施用使?jié)櫇竦慕z快速凍結的材料,以凍結液體。使快速凍結的材料是液氮。在另一方面,沿軸向連續(xù)的粘結點是通過向絲束施用粘合劑而形成的。粘合劑是水溶性的。給絲束施用粘合劑的方法還包括在絲束已經送過植毛機以后去除粘合劑。
在另一方面,本發(fā)明包括這樣形成牙刷(a)供給包括多根長的連續(xù)的絲經過一粘結裝置;(b)在多根連續(xù)的絲之間形成多個粘結點,其中所述的多個粘結點沿絲束軸向等距離間隔開;(c)將絲束送進一植毛機中,其中植毛機使多根連續(xù)的絲進入一模桿中;(d)挨著粘結點切斷絲束,使粘結點伸出模桿的表面;(e)將模桿置于一成型機中,使粘結點伸進一個部分地由模桿限定的模腔中,該模腔成形為形成牙刷本體的形狀;和(f)將樹脂輸送到模腔中,形成圍繞粘結點的牙刷本體。該方法還包括在每一個粘結點中形成一個孔,使進入模腔的樹脂流過該孔。該方法還包括在每一個粘結點中形成一個凹陷,使進入模腔的樹脂流過該凹陷。挨著粘結點切斷絲束,使粘結點伸進在模桿表面下的模桿中的盲孔中。沿絲束軸向等距離間隔地形成多個粘結點,該距離小于完成的刷子上的簇的長度。
在另一方面,本發(fā)明包括在形成多個粘結點以后,將絲束卷繞到卷筒上,并將粘結的絲束從卷筒供給植毛機。通過超聲波焊接完成粘結點的成形步驟。
在另一方面,本發(fā)明的特征是一種在卷筒給料的植毛機中使用的連續(xù)絲束,它包括(a)多根長的連續(xù)的絲;和(b)至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點,其中所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點用于防止絲相對于多根連續(xù)的絲中的任何其它絲沿軸向移動。絲束包括多個沿絲束軸向間隔開的粘結點。粘結點沿絲束是軸向等距離間隔的。所述粘結點是焊接點。所述焊接點是超聲波焊接點。粘結點的形狀象完成的簇。粘結點包括一個凹陷。粘結點包括一個貫穿粘結點的孔。粘結點是沿軸向連續(xù)的粘結點。軸向連續(xù)的粘結點是通過凍結絲束而形成的。
本發(fā)明的另一方面包括一種超聲波焊接裝置,包括((a)一砧座,其包括一具有一頂表面的金屬基座和一沿著該頂表面在金屬基座中的槽,所述的槽限定了簇形狀的至少一部分,絲束從該槽中穿過,該槽具有兩側壁和一底部;和(b)一相對于砧座移動的焊頭,其中所述的焊頭可以移進槽中與絲束接觸并且可以移出槽中與絲束脫離接觸。該超聲裝置包括一個或多個下述特征。焊頭用于形成最終簇形狀的至少一部分。槽還包括襯在槽側壁上的非金屬壁。非金屬壁的熔點比絲束的熔點高。非金屬壁可以是聚醚-酰亞胺、聚醚-醚-酮、聚砜、氟聚合物、聚四氟乙烯(特氟隆)、酚醛樹脂、橡膠、環(huán)氧樹脂、陶瓷材料和硬木。砧座還包括裝有彈簧的滑塊,其臨近槽,用于限制絲束,并且這些滑塊在焊頭接觸到裝有彈簧的滑塊且移動到與槽中的絲束接觸時,隨著焊頭一起移動。裝有彈簧的滑塊是非金屬的。槽的側壁相對于彼此是可調節(jié)的,從而調節(jié)槽的寬度。
另一方面包括具有桿狀焊頭的裝置。焊頭用于形成一貫穿粘結點的孔。焊頭用于形成一在粘結點中的凹陷。砧座用于形成一貫穿粘結點的孔。砧座用于形成一在粘結點中的凹陷。
在下面的附圖和說明書闡明了本發(fā)明的一個或多個實施方案的詳細情況。從說明書和附圖以及權利要求書中可以明白本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
圖lA-1D其上有一個絲環(huán)的絲束的連續(xù)側視圖。
圖2是有一根絲纏繞著束的絲束的側視圖。
圖3是根據本發(fā)明的一個實施方案的焊接工藝的示意圖。
圖4是根據本發(fā)明的一個實施方案的焊接的絲束的側面示意圖。
圖4A是根據本發(fā)明的一個實施方案的模桿中的絲束的橫截面圖。
圖5是根據本發(fā)明的一個實施方案的超聲波焊接砧座的頂視圖。
圖6是圖5的超聲波焊接砧座和它的相關超聲波焊頭沿著線6-6的橫截面圖。
圖7是根據本發(fā)明的另一個實施方案的超聲波焊接砧座和焊頭的主視圖。
圖8是圖7的超聲波焊頭的側視圖。
圖9是根據本發(fā)明的一個實施方案完成的簇的側視圖。
圖10是根據本發(fā)明的另一個實施方案完成的簇的側視圖。
圖11是根據本發(fā)明的一個實施方案的牙刷柄的橫截面圖。
圖12是根據本發(fā)明的一個實施方案的桿狀超聲波焊接桿狀焊頭的側視圖。
圖13是根據本發(fā)明的一個實施方案的超聲熔合裝置的側視圖。
圖14是根據本發(fā)明的另一個實施方案粘結的絲束的示意圖。
圖15是根據本發(fā)明的另一個實施方案粘結的絲束的示意圖。
具體實施例方式
在不同圖中的相同附圖標記表示相同的元件。
用于超聲波焊接絲束的方法通常包括下述步驟,現(xiàn)在只對其進行簡單的討論,下面會進一步詳細解釋。大體上參考圖3,含有絲束14的松卷卷筒12供給焊接裝置10與在完成的牙刷上的簇的絲數(shù)相對應的絲束。絲束14通過張緊裝置16(它通常在本領域和紡織品領域是公知的)給料。接著,絲束14通過去耦裝置18(它由軋輥20和22組成)。在焊接區(qū)域26中,去耦裝置18與第二去耦裝置24協(xié)同將絲束14固定就位。絲束14被拉過成形裝置28(它使絲束變成完成的牙刷上的簇的形狀)。當絲束穿過焊接裝置36的砧座32時,第二成形裝置30幫助將絲束保持理想的形狀。
焊接裝置36優(yōu)選地是具有常見的砧座32和焊頭34的超聲波焊接裝置。砧座和焊頭的形狀(下面將更完整地描述)與完成的牙刷上的簇的形狀對應。而去耦裝置18和24固定絲束14并防止它移動,焊接裝置36的焊頭34與在砧座32中的絲束接合,并將絲束14中的各根絲52超聲焊接。得到的焊接點50(示出在圖4中)將具有完成的牙刷上的最終簇的橫截面形狀。
絲束14離開焊接區(qū)域26、經過第二去耦裝置24,絲束然后經過推進機構38(它使絲束向前移位,并在實際焊接步驟中鎖定)給料。推進機構只能向一個方向旋轉,以使絲束前進,并防止絲束向后朝焊接區(qū)域26滑動。絲束通常以移位距離T的方式前進(見圖4),該距離可以根據由絲束制成的刷子上的最終簇長度而變化,每一個移位運動之后形成其它的焊接點(例如焊接點54和56)。最后,完成的絲束14卷繞到卷筒54上,然后其再供給植毛機(tufting machine)。
參考圖4和4A,焊接點50、54、56通常這樣隔開,留出焊接點之間的距離F未被粘結。長度F等于要被推進模桿58的盲孔57中的簇的工作自由端的長度,如申請?zhí)?9/863,193所述。焊接點長度W大體上等于將要伸進模腔并且因此將被植入到完成的牙刷柄中的簇的總數(shù)。簇的總長度T等于焊接點的長度加簇的自由端的長度。根據將要用絲束生產出的完成的簇,可以對每一根絲束調整這些長度。
張緊裝置張緊裝置16用來與松卷卷筒12協(xié)同拉緊絲束。松卷卷筒可以向任一個方向運動來幫助張緊裝置對絲束14保持恒定張力。張力會趨向于將短絲伸長到長度接近于長絲,有助于減少絲束從松卷卷筒釋放時產生的松弛量,由此減少較長的絲打卷的可能性。張力還有助于維持焊接區(qū)域26中的絲束的形狀,由于不允許任何絲象圖1A或1B所示的那樣脫離絲束。必須的張力根據絲束中的絲的數(shù)目和直徑而變化。例如,有37根絲的釘簇(nail tuft),每一根絲具有0.008英寸直徑,需要約4磅的張力。有139根相同類型的絲的簇則需要約10磅的張力。
焊頭和砧座參考圖5和6,砧座32包括槽63,絲束14從中穿過。通過使來自金屬焊頭34的高頻波穿過熱塑性的絲進入金屬砧座32,超聲波焊接在熱塑性的絲中產生熱和塑性流。當在絲束中和各根絲之間需要塑性流將它們粘結在一起時,焊頭和砧座之間必需有精密公差,以防止不希望的塑性流進入焊頭和砧座之間的間隙(這會在熔融區(qū)產生焊瘤)。焊瘤會包括超出理想形狀的焊接點的溢流,這將使焊接點不能穿過植毛機的給料裝置。為了避免這樣的焊瘤,焊頭和砧座之間的間隙必須非常小,優(yōu)選地小于0.0005英寸。但是,如果金屬焊頭接觸到金屬砧座,超聲波會使焊頭焊接到砧座。當只有0.00055英寸的間隙是理想的時,因為難于將焊頭和砧座對準,可以給砧座裝配非金屬壁64和66(在圖7中為96和98)。非金屬壁優(yōu)選地為塑性材料,例如特氟隆,其具有比絲(它們通常是尼龍或聚對苯二甲酸丁二酯(PBT))更高的熔點。其它可以用于非金屬壁的材料包括工程聚合物,例如聚醚-酰亞胺和聚醚-醚-酮(PEEK),熱固性材料例如橡膠和環(huán)氧樹脂,陶瓷和硬木。任何理想的材料都可以用于壁64和66,只要該非金屬壁的熔點比超聲波焊接的絲的熔點高即可。這些非金屬壁在幫助防止焊頭意外地焊接到砧座的同時,產生較小的間隙或沒有間隙。
再參考圖5和6,砧座還包括裝有彈簧的滑塊70和72,它們協(xié)助將絲限制在絲束14中,直到焊頭34充分地壓縮縮絲束14。這些裝有彈簧的滑塊70和72由非金屬材料制成,以防止焊頭焊接到砧座上。當焊頭34朝砧座32向下移動時,它接觸到裝有彈簧的滑塊70和72,使它們也向下移動,進入腔74和76中,由此壓縮彈簧78和80。當絲束在焊頭34和砧座基座82之間被充分地壓縮時,焊頭停止。然后發(fā)射出超聲波。超聲波從焊頭34發(fā)出,穿過絲束14進入砧座32的金屬基座82。
焊頭34包括成形區(qū)域85,當與砧座82的形狀組合時,它使焊接點成為在完成的牙刷中的簇的橫截面形狀,在該情況下是圓的。與絲束平行的所有邊緣,例如84(和圖7中的邊緣92和93)都是尖銳的而不是圓形的,以防止熱塑性的絲流入圓形邊緣會產生的空隙而形成焊瘤。但是,與絲束的方向垂直的邊緣,例如85(和圖8中的邊緣110和112),是圓形的。對邊緣85、110和112進行倒圓可以在焊接之前逐漸地壓縮絲束,還有助于避免絲束橫斷面的局部能量集中,這會切斷各絲。
圖7示出了焊頭90和砧座92的另一個實施方案。該特別的實施方案用于制作扁頭釘簇。砧座92包括槽94,絲束14從中穿過。該槽內襯特氟隆壁96和98。在該實施方案中,槽94的寬度是可調節(jié)的,所以它可以與各種焊頭一起使用。由螺栓106和108固定到砧座基座104上的壁夾100和102將特氟隆壁96和98夾持住。螺栓106和108坐于在砧座基座104中加工的T形槽(未圖示)中的螺母嚙合。要調節(jié)槽的寬度,松動螺栓106和108,壁夾100和102可以沿箭頭B標示的任一方向移動。進行了合適的調整以后,擰緊螺栓106和108。該調整還可以這樣完成,使焊頭90進入槽94,使特氟隆壁滑動到與焊頭接觸,維持壁和焊頭之間的接觸,然后擰緊螺栓。
圖8示出了焊頭90的側視圖??梢钥闯?,邊緣110和112已經被倒圓,以在焊接之前逐漸地壓縮絲束,還有助于避免局部能量集中,這會切斷各絲,如上所述。
焊接點的成形參考圖9和10,焊接點可以制成有助于將簇錨固在完成的牙刷中的形狀。常規(guī)地,在繞著從模桿中伸長的簇模制牙刷柄之前,可以將簇熔化使其末端熔合到一起,使末端成為球狀或蘑菇狀。通過防止簇從柄中滑出,該形狀能將簇錨固在柄中。使用本發(fā)明的方法制成的焊接點可以用于錨固簇,不需要進行該附加的熔合步驟。圖9示出的簇120帶有由本發(fā)明制成的焊接點122。焊接點122包括貫穿簇120的孔124。當簇120在模桿中時,焊接點122將在模腔中,隨著牙刷柄的形成,柄材料將會流過孔124,由此將簇錨固就位??梢酝ㄟ^在焊頭上添加一個尖端來制作孔,該尖端會集中超聲波,由此在焊接點中產生一個孔。作為替代,通過另一個超聲焊頭或機械沖孔,可以在完成的焊接點中形成一個孔。而且,孔可以是圓形的、方形的或任何其它的形狀,只要柄材料能夠流過以錨固簇即可。
圖10示出了帶有通過本發(fā)明制成的焊接點132的簇130的另一個實施方案。焊接點132包括繞著整個簇130的凹陷134。當簇130在模桿中時,焊接點132將會在模腔中,隨著牙刷柄的形成,柄材料將會繞著凹陷134流動,由此將簇錨固就位。通過將焊頭和砧座加工成一定的形狀,以將絲束的焊接點的中間壓縮得更大,由此使最終的焊接點的中間具有更小的直徑,可以形成凹陷。
已經描述了本發(fā)明的許多實施方案。然而,應當理解,可以進行多種改進而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如,成形裝置28和30(圖3)不是必須的。砧座可以設計成砧座自身就完全能使絲束成形。而且,張緊裝置16和推進機構38的位置可以調換,或者二者都位于焊接區(qū)域26的同一側,在焊接區(qū)域26之前或之后。
而且,盡管如上所述焊接點的間隔通常是每個簇的長度T(見圖4),焊接點的間隔也可以是簇長度的X倍。例如,可以僅僅每隔5個簇長度(或5T)有一個焊接點。在該實施例中,焊接裝置10會為每一個焊接點使絲束移位一個等于5T的長度。
還可以改變焊接點長度W(見圖4)。參考圖11,簇140具有焊接點142,該焊接點142被完全包在牙刷柄144中。焊接點142通常是最常用的理想長度。但是,在有些情況下,更長或更短的焊接點是理想的。例如,有時比上面所述的0.008英寸更小的直徑的絲是理想的,因為這些更細的絲能容易地到達牙齒之間。但是,直徑小于0.008英寸的絲處于從牙刷柄達到牙齒之間所必需的長度時,傾向于更容易彎曲和更快地磨損。通過將焊接點的長度增加到超出牙刷柄144(例如圖11中的簇150所示)可以解決該問題。簇150包括焊接點152,它從牙刷柄144內幾乎伸到簇150的自由端的長度的一半。當必須保持簇的長度能達到牙齒之間時,僅有總簇長度的一部分實際上進入齒間隙。因此,簇150的其余部分可以焊接到一起,以產生更小的絲結構強度。作為替代,焊接點F(圖4)之間的距離可以縮小,以便在一個簇長度中具有一個以上的焊接點。將簇154的中間熔合可以加固簇156,同時產生與上述的更長焊接點不同的彎曲特征。而且,在簇154的中間的熔合的長度可以與在柄155內的熔合的長度不同。
參考圖12,還可以使用桿狀焊頭160形成焊接點。桿狀焊頭160具有多個焊頭端頭162、163、164和165,它們之間隔開距離F(也見圖4)。因此,一次可以在多個位置對絲束進行焊接。在示出的實施例中,每個工作循環(huán)會制成四個焊接點。這使系統(tǒng)在每一個焊接循環(huán)完成后,移位的絲束長度是原來四倍,因此能將處理完一卷筒的時間縮短至使用單個焊頭且所有的其它工藝參數(shù)保持相同時要花費的時間的25%。
參考圖13,超聲熔合也能用來在連續(xù)的基礎上生成多個焊接點。絲束14被以恒定的速率抽出,穿過靜止的焊頭170和旋轉的砧座172之間的空隙。旋轉的砧座具有幾個凸起點174、175、176和177,它們在分開的間隔處接觸絲束。任意兩個凸起點之間的距離等于自由簇的長度F。超聲熔合會使過程連續(xù),且比間歇移位(它需要克服慣性來移動絲束)更快。
而且,可以用來自多個卷筒的絲制成絲束14。多個卷筒可以含有的絲束的絲可以更少,或者甚至可以是單根絲的卷筒。組合在束中的絲可以是相同類型的絲或不同的絲。例如,來自一個卷筒的指示絲可以與來自其它卷筒的非指示絲混合。還有,來自多個卷筒的各種顏色、材料和直徑的絲也可以組合。
還可以使用其它的將絲束粘結到一起的方法。例如,參考圖14,絲束浸有可溶的粘合劑184,它能將各絲粘結到一起。絲束178從松卷卷筒180供給,穿過張緊裝置182。絲束178然后經過粘合劑184的池子或噴嘴,在束重新卷回到卷筒40上之前使粘合劑干燥。另外,可以在粘合劑184的池子或噴嘴的任何一側使用與圖3中的那些(28和30)類似的成形裝置,使絲的橫截面成形。然后在植毛機中用絲束來制作牙刷。已經形成柄以后,使用合適的溶劑將粘合劑溶解。優(yōu)選地,粘合劑是水溶性的粘合劑。作為替代,可以在束就要進入給料裝置之前使用粘合劑。還可以在將絲放入模桿中之后、但是形成牙刷柄之前,再溶解粘合劑。
粘結絲的另一種方法是凍結絲束。參考圖15,絲束190從松卷卷筒192供給,經過張緊裝置194。通過噴射水196到絲束上(如圖示的)或者通過將絲束穿過水池(未圖示),將水施用到絲束上。另外,可以在粘合劑184的池子或噴嘴的任何一側使用與圖3中的那些(28和30)類似的成形裝置,使絲的橫截面成形。然后快速地凍結絲束,這可以通過向束吹一陣液氮198或能快速制冷的任何其它氣體或液體來完成。作為替代,可以將束穿過能凍結水的冷卻室(未圖示)。凍結的桿然后穿入給料裝置200。凍結的桿一旦穿過給料裝置,就可以融化冰。融化可以通過任何理想的不會損傷絲的方式完成,例如通過加熱植毛機的料道。融化還可以通過在末端卷回的過程中產生的摩擦熱來完成。
盡管本發(fā)明已經通過使用牙刷作為實例進行了說明,應當理解帶有刷毛簇的任何類型的刷子或物品都可以使用所述的方法和裝置來制作。
因此,其它實施方案也在本發(fā)明的權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種用于生產絲束的方法,包括(a)供給包括多根長的連續(xù)的絲經過一粘結裝置;和(b)在多根連續(xù)的絲之間形成至少一個粘結點,其中所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點的形成防止絲相對于多根連續(xù)的絲中的任何其它絲沿軸向移動。
2.如權利要求1所述的方法,還包括沿多根連續(xù)的絲形成多個沿軸向間隔開的粘結點。
3.如權利要求2所述的方法,其中,所述的多個粘結點沿多根連續(xù)的絲軸向等間隔開。
4.如權利要求1所述的方法,其中,所述的成形步驟包括焊接所述絲。
5.如權利要求4所述的方法,其中,所述的焊接步驟包括超聲波焊接。
6.如權利要求5所述的方法,包括使用一包括一焊頭和砧座的粘結裝置形成焊接點。
7.如權利要求6所述的方法,其中所述的砧座包括(a)一金屬基座;(b)一金屬基座中的槽,絲束從該槽中穿過;和(c)襯在槽的側面的非金屬壁,其中非金屬壁防止焊頭粘結到砧座上。
8.如權利要求7所述的方法,其中,砧座中的槽和焊頭一起使絲束形成最終刷子的簇的形狀。
9.如權利要求7所述的方法,其中,所述的槽的寬度是可調節(jié)的。
10.如權利要求6所述的方法,其中,所述的粘結裝置包括一桿狀焊頭和砧座。
11.如權利要求6所述的方法,其中,所述的粘結裝置包括一超聲熔合裝置。
12.如權利要求1所述的方法,還包括使所述至少一個粘結點成形以使絲束變成完成的簇的形狀。
13.如權利要求1所述的方法,還包括使所述至少一個粘結點形成一凹陷。
14.如權利要求1所述的方法,還包括形成一貫穿粘結點的孔。
15.如權利要求1所述的方法,還包括在形成所述至少一個粘結點之前張緊多根連續(xù)的絲。
16.如權利要求1所述的方法,還包括形成一沿軸向連續(xù)的粘結點。
17.如權利要求16所述的方法,其中,所述的成形步驟包括凍結多根連續(xù)的絲。
18.如權利要求17所述的方法,其中,所述的凍結步驟包括(a)將液體涂敷到多根連續(xù)的絲上以便潤濕絲;和(b)快速凍結液體。
19.如權利要求18所述的方法,其中,所述的快速凍結步驟包括給絲施用液氮。
20.如權利要求16所述的方法,其中,所述的成形步驟包括向絲束施用粘合劑。
21.如權利要求20所述的方法,其中,所述的粘合劑是水溶性粘合劑。
22.如權利要求20所述的方法,還包括在絲束已經被送過植毛機以后,去除所述粘合劑。
23.一種生產牙刷的方法,包括(a)供給包括多根長的連續(xù)的絲經過一粘結裝置;(b)在多根連續(xù)的絲之間形成多個粘結點,其中所述的多個粘結點沿絲束軸向等距離間隔開;(c)將絲束送進一植毛機中,其中植毛機使多根連續(xù)的絲進入一模桿中;(d)挨著粘結點切斷絲束,使粘結點伸出模桿的表面;(e)將模桿置于一成型機中,使粘結點伸進一個部分地由模桿限定的模腔中,該模腔成形為形成牙刷本體的形狀;和(f)將樹脂輸送到模腔中,形成環(huán)繞粘結點的牙刷本體。
24.如權利要求23所述的方法,還包括在每一個粘結點中形成一個孔,從而送進模腔中的樹脂流過該孔。
25.如權利要求23所述的方法,還包括在每一個粘結點中形成一個凹陷,從而送進模腔中的樹脂流進該凹陷中。
26.如權利要求23所述的方法,還包括挨著粘結點切斷絲束,使粘結點伸進在模桿表面下的模桿中的盲孔中。
27.如權利要求23所述的方法,還包括沿絲束軸向等距離間隔地形成所述多個粘結點,該距離小于完成的刷子上的簇的長度。
28.如權利要求23所述的方法,還包括(a)在形成所述多個粘結點以后,將絲束卷繞到一卷筒上;和(b)將粘結的絲束從所述卷筒供給所述植毛機。
29.如權利要求23所述的方法,其中,所述的成形步驟包括超聲波焊接。
30.一種在卷筒給料的植毛機中使用的連續(xù)絲束,其包括(a)多根長的連續(xù)的絲;和(b)至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點,其中所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點防止絲相對于多根連續(xù)的絲中的任何其它絲沿軸向移動。
31.如權利要求30所述的連續(xù)絲束,還包括多個沿多根連續(xù)的絲軸向間隔開的粘結點。
32.如權利要求31所述的連續(xù)絲束,其中,多個粘結點沿多根連續(xù)的絲軸向等距離地間隔開。
33.如權利要求30所述的連續(xù)絲束,其中,所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點是焊接點。
34.如權利要求33所述的連續(xù)絲束,其中,所述焊接點是超聲波焊接點。
35.如權利要求30所述的連續(xù)絲束,其中,所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點的形狀是完成的簇的形狀。
36.如權利要求30所述的連續(xù)絲束,其中,所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點還包括一凹陷。
37.如權利要求30所述的連續(xù)絲束,其中,所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點還包括一貫穿粘結點而形成的孔。
38.如權利要求30所述的連續(xù)絲束,其中,所述至少一個在多根連續(xù)的絲之間的粘結點是沿軸向連續(xù)的粘結點。
39.如權利要求37所述的連續(xù)絲束,其中,所述沿軸向連續(xù)的粘結點是通過凍結絲束而形成的。
40.一種用于焊接絲束的超聲波焊接裝置,其包括(a)一砧座,其包括一具有一頂表面的金屬基座和一沿著該頂表面在金屬基座中的槽,所述的槽限定了簇形狀的至少一部分,絲束從該槽中穿過,該槽具有兩側壁和一底部;和(b)一相對于砧座移動的焊頭,其中所述的焊頭可以移進槽中與絲束接觸并且可以移出槽中與絲束脫離接觸。
41.如權利要求40所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的焊頭用于形成簇形狀的至少一部分。
42.如權利要求40所述的超聲波焊接裝置,還包括襯在所述槽側壁上的非金屬壁。
43.如權利要求42所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的非金屬壁的熔點比絲束的熔點高。
44.如權利要求43所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的非金屬壁所包含的材料選自由聚醚-酰亞胺、聚醚-醚-酮、聚砜、氟聚合物、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、橡膠、環(huán)氧樹脂、陶瓷材料和硬木組成的組。
45.如權利要求40所述的超聲波焊接裝置,還包括裝有彈簧的滑塊,其臨近槽,用于限制絲束,并且這些滑塊在焊頭接觸到裝有彈簧的滑塊且移動到與槽中的絲束接觸時,隨著焊頭一起移動。
46.如權利要求45所述的超聲波焊接裝置,其中,裝有彈簧的滑塊是非金屬的。
47.如權利要求40所述的超聲波焊接裝置,其中,至少一個側壁是可以相對于其它側壁移動的,從而可以調節(jié)所述槽的寬度。
48.如權利要求40所述的超聲波焊接裝置,還包括一桿狀焊頭。
49.如權利要求41所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的焊頭用于形成一貫穿所述絲束焊接部分的孔。
50.如權利要求41所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的焊頭用于形成一在所述絲束焊接部分中的凹陷。
51.如權利要求41所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的砧座用于形成一貫穿所述絲束焊接部分的孔。
52.如權利要求41所述的超聲波焊接裝置,其中,所述的砧座用于形成一在所述絲束焊接部分中的凹陷。
53.一種生產牙刷的方法,包括(a)供給包括多根長的連續(xù)的絲經過一粘結裝置;(b)在多根連續(xù)的絲之間形成多個粘結點,其中所述的多個粘結點沿絲束軸向等距離間隔開;(c)將絲束送進一植毛機中,其中植毛機使多根連續(xù)的絲進入一模桿中。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于制作長的連續(xù)的絲的絲束的方法和裝置。該方法包括將長的連續(xù)的絲粘結到一起,使它們不能相對于絲束中的任何其它絲沿軸向移動。粘結方法包括超聲波焊接、凍結或應用粘合劑。
文檔編號A46D1/08GK1681419SQ03821429
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權日2002年9月10日
發(fā)明者小W·R·布朗, J·A·德普伊德特, D·C·波特曼, H·齊梅特 申請人:吉萊特公司