CN101835931A - 形成人造/合成运动草皮织物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于形成合成/人造草或草皮产品的系统和方法，其中在衬底材料内形成一系列人造/合成草丝或纱线的簇绒。该系统通常将包括沿簇绒区安装的间隔开的刺针行，并且所述刺针往复穿过衬底到达不同穿刺深度。一系列弯针和一系列弯钩被对齐于且接合于刺针以便在衬底材料中形成具有不同长度的纱线的割绒和圈绒簇绒。

Description

形成人造/合成运动草皮织物的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年10月22日提交的、名称为“SYSTEM ANDMETHOD FOR FORMING ARTIFICIAL/SYNTHETIC SPORTS TURFFABRICS”的、申请号为60/981,546的美国临时专利申请的权益，2007年9月28日提交的、名称为“SYSTEM AND METHOD FOR FORMINGARTIFICIAL/SYNTHETIC SPORTS TURF FABRICS”的、申请号为60/976,089的美国临时专利申请的权益，以及2007年8月24日提交的、名称为“SYSTEM AND METHOD FOR FORMINGARTIFICIAL/SYNTHETIC SPORTS TURF FABRICS”的、申请号为60/957,842的美国临时专利申请的权益，所列申请均全文并入本文以供参考。
技术领域
本发明总体上涉及簇绒织物或产品，并且具体地涉及用于形成人造/合成运动草或草皮织物或产品的系统和方法。
背景技术
近些年已经逐渐流行并需求人造/合成草或草皮产品，特别是用于室内运动场和由于气候条件难以维持草场的区域。这样的合成草皮产品日益典型地被形成为具有合成草皮纱线或丝和填充材料的簇绒产品，其中所述草皮纱线或丝被簇绒在衬底材料中以模拟草叶，所述填充材料例如是碾碎的轮胎、沙土和/或其他颗粒物质且通常被施加在合成草丝的簇绒之间以便有助于支撑簇绒并给簇绒加衬垫。在成形期间，通常通过穿过多个不同簇绒机的多遍簇绒来生产这样的簇绒草皮产品，例如通过首先使得衬底材料行进通过圈绒簇绒机，其中在衬底中形成一系列圈绒簇绒，之后最初的簇绒草皮产品被缠绕在辊上并且被传送到割绒机以便在材料的第二遍簇绒期间形成割绒簇绒。这样的操作不仅非常费时间和导致织物的过度簇绒，并且其执行还是非常困难且麻烦的，特别是在衬底材料中形成了更重的密集圈绒簇绒之后，因为这通常必须通过起重机、升降机或其他重型器械来移动以将其传送到割绒机。此外，因为衬底材料已经经过了一遍簇绒，所以随着它第二遍通过割绒簇绒机，则可能难以准确地控制衬底材料的喂给和伸长以便准确地在其中形成割绒簇绒。
最终的合成草皮或草织物还通常必须满足缓冲、支撑、球反弹、球滚动和填充量的所需标准，特别是当其被安装在被批准的运动场内，例如职业、学院和高校运动设施内时。例如，FIFA，国际足球的管理组织对于其场地使用时合成草皮材料所提供的缓冲和支撑量具有非常具体的标准，并且对于球反弹性和这种合成草皮场地中可以使用的填充物量也具有非常具体的标准。这还进一步持续地需要试图提高合成草皮场地的缓冲、支撑和可运动性，并且需要尽可能地减少支撑合成草皮或草丝所需的填充物或颗粒物质的量以便提高运动员的舒适度并且有助于尽可能地减少受伤，因为随着运动中被扰乱，所述颗粒物质经常会进入运动员的眼睛等内。
因此，可以看出需要一种用于形成解决现有技术中的上述及其他相关和不相关问题的人造/合成草或运动草皮产品的系统和方法。
发明内容
简而言之，本发明总体上涉及形成簇绒织物的系统和方法，其利用将合成草或草皮类型的丝或纱线插入到衬底材料内形成的圈绒和/或割绒簇绒从而形成人造/合成草或草皮产品。本发明通常适用于簇绒机，该簇绒机包括沿所述簇绒机的簇绒区的上游侧定位的第一行刺针，以及跨过所述簇绒区与所述第一行刺针横向间隔开的第二行刺针。每个所述刺针通常包括拾取区并且承载合成草丝或纱线以便当衬底材料运动通过簇绒区时将纱线引入衬底材料。刺针还可以被安装在不同高度或海拔处，或者可以具有不同长度，且上游或第一行刺针与下游或第二行刺针具有不同的长度或位于不同高度。
隔距元件组件位于簇绒区下方。隔距元件组件通常包括一系列弯针，所述弯针被安装在簇绒区的上游侧或第一侧上，并且所述弯针被设置成当第一行刺针刺入衬底材料时所述弯针穿过第一行刺针的每个刺针之间形成的间隙。一系列割绒弯钩可以被定位成与圈绒弯针相对、沿着簇绒区的下游侧。割绒弯钩还可以被置于与弯针处于不同高度处，并且通常可以在第二行刺针的刺针之间形成的间隙之间运动，并且可以运动通过弯针之间的间隙，从而接合并拾取来自第一行刺针的相应刺针的纱线。弯针类似地通常对齐于被限定在第一行刺针中的刺针与割绒弯钩之间的间隙。
当刺针刺入衬底材料时，圈绒弯针和割绒弯钩朝向刺针和彼此往复地运动，且圈绒弯针通常穿过上游或第一行刺针之间，从而接合下游或第二行刺针，而割绒弯钩通常在下方经过并且/或者穿过下游或第二行刺针的刺针之间限定的间隙，从而接合上游或第一行刺针的刺针。圈绒弯针和/或割绒弯钩从其相应刺针拾取并拉动合成草丝/纱线，完成并切割圈绒簇绒和衬底材料，其中割绒和圈绒簇绒处于不同高度。因此，矮簇绒往往填充并且为高簇绒提供附加密度和支撑，且通常使衬底材料基本一次穿过簇绒机来形成所有簇绒，而不需要使簇绒材料过度簇绒来实现任意所需密度。此外，可以在簇绒区的一侧或两侧单独使用或结合使用各种构造的隔距元件，包括使用圈绒弯针、割绒弯钩和/或附加隔距元件，例如水平割绒圈绒弯针。
当结合附图来参考下述详细描述时，本领域的技术人员将显而易见到本发明的各种特征、优点和益处。
附图说明
图1是示出根据本发明的簇绒机的侧视图，其中所述簇绒机具有被设置成相对且竖直间隔行的割绒弯钩和圈绒弯针。
图2是示出了在图1的簇绒机中的割绒弯钩和圈绒弯针与其相关刺针接合的侧视图。
图3是示出根据本发明的圈绒弯针和割绒弯钩在彼此间运动从而与相对行的刺针接合的示意图。
图4A是示出根据本发明另一个可能实施例的圈绒弯针和割绒/圈绒弯针或弯钩在彼此间运动从而与相对行的刺针接合的示意图。
图4B是示出本发明的又一个可替代实施例的示意图。
图5A是包括本发明的又一个可替代实施例的簇绒机的侧视图，其中割绒弯钩和圈绒弯针被设置成相对竖直间隔行且对齐于共线/成行(inline)针板的刺针。
图5B是示出了图5A的簇绒机中割绒弯钩和圈绒弯针通过其相关刺针接合的侧视图。
图6是共线刺针被其相应圈绒弯针和割绒弯钩接合的示意图。
图7是示出了图5A和图5B的簇绒机的共线刺针与其相应圈绒弯针和割绒弯钩接合的示意图。
具体实施方式
现在更具体地参考附图，其中各附图中相同的附图标记指代相同部件，本发明总体上涉及用于形成簇绒织物的方法和系统，该簇绒织物具有形成在其内的合成草丝或纱线的圈绒簇绒和割绒簇绒以便形成各种人造/合成草或草皮产品。如图1所示，利用本发明的簇绒机T通常将包括簇绒区10，通过该簇绒区10沿喂给方向(通常由箭头12指示)喂给衬底材料11以便将纱线(由虚线13表示)引入到衬底材料中。
如图1所示，簇绒机T通常包括如美国专利第5,979,344、7,096,806和/或7,359,761号所公开的簇绒机，其全部内容被并入本文以供参考。簇绒机T通常包括其上支撑有机器驱动器的框架5，该机器驱动器包括往复地驱动一个或更多个往复针板6A/6B的主驱动轴1，每个所述针板承载了沿针板顺序地间隔地安装并限定簇绒区10的一行间隔刺针17、18，其中通过上游和下游衬底辊7喂给衬底材料11使其通过所述簇绒区10。虽然在本实施例中示出了两个针板6A/6B，不过也可以利用具有如图5A-7在下面详述的共线或交错刺针行的单个针板。一系列纱线(由13指出)从一个或更多个纱线喂给机构或装置8被喂给通过成对牵引辊9A和9B到达每个刺针17和18。系统控制器C(例如Card-Monroe Corp制造的Command Performance TuftingMachine Control)控制包括纱线喂给机构的簇绒机T的各种操作元件，以便当刺针刺透衬底11并被簇绒机的隔距元件组件25接合时控制向刺针喂给纱线13从而使纱线在衬底材料内形成不同高度的圈绒簇绒和/或割绒簇绒，如图1-2所示。
用于形成根据本发明的簇绒草皮织物的纱线13通常是常用于这种草皮织物的合成草丝或纱线。纱线通常从一个或更多个纱线喂给机构8或纱线喂给源被供给到刺针17/18，并且被插入到衬底材料11中，以便在衬底材料中分别形成圈绒簇绒14和割绒簇绒16。纱线喂给机构可以包括卷轴、辊、伺服卷轴、单端纱线喂给、双端纱线喂给和/或其他类型的样式型和非样式型纱线喂给装置(例如Card-MonroeCorp.制造的InfinityTM，Infinity IIETM或YarntronicsTM纱线喂给系统或机构)，从而控制纱线喂给以便在成品簇绒草皮织物中形成各种样式效果。
如图1-3所示，簇绒机通常包括间隔开的两行刺针17和18，不过为了清楚在图1-2中每行仅示出了一个刺针17、18。第一或最前/上游行刺针17通常可以包括用于向衬底11内插入纱线以便形成割绒簇绒的割绒刺针，而第二或后一行刺针18可以包括用于向衬底材料11内插入纱线以便形成圈绒簇绒的圈绒刺针，如图1所示。每个刺针17或18均包括邻近其下端或针尖21的拾取或拉取区或部分19和接收纱线13所沿的通道22。刺针可以沿单个针板或沿一对往复针板6A/6B横向间隔开地顺序地安装，其中所述一对往复针板6A/6B通过簇绒机的主轴的运转被驱动从而使得刺针运动通过其往复路径进入和离开衬底材料11以便向其传送纱线13。一个或更多个针板还可以是由移位机构(未示出)移动的双向可移动针板，所述移位机构例如电动、液压或伺服马达控制的移位器。
此外，如图1-2所示，每行中的刺针通常相对彼此竖直间隔开，且第一或上游行刺针17的刺针针尖位于第一高度以便突出到或延伸到第一穿刺深度或高度，该第一穿刺深度或高度通常比第二行刺针的刺针18的针尖21低预设或预定的竖直间距。第二行刺针的刺针18被安装在通常不同于第一行刺针17的第一高度的第二高度或水平，以便刺入衬底到达第二穿刺深度，该第二穿刺深度所处的第二高度或水平通常不同于第一行刺针17的第一高度以便其针尖相对于刺针17刺入衬底内不同穿刺深度处。刺针17相对于刺针18可以具有增加的长度，从而有助于提供所需间距差并为每个刺针行程提供穿过衬底材料的所需穿刺深度差。可替换地，刺针17和18可以具有实质上相同的长度，并且可以被安装在实质上不同的高度。通常，刺针行程或刺针穿刺深度可以是基于最长刺针的行程或者是基于被形成的最深的簇绒，其中根据簇绒机的系统控制器C(图1)所运行的编程样式指令来根据需要由纱线喂给机构大体控制(即拉回)纱线喂给，以便有助于避免在衬底材料上方形成过度的纱线聚束或缠绊。
隔距元件组件25被安装在簇绒区10下方，该隔距元件组件25可以包括一系列弯针、弯钩、水平割绒圈绒弯针等和/或其结合。在当前所示实施例中，在图1中在簇绒区的一侧上示出了弯针组件30。弯针组件30通常包括顺序地间隔地安装在割绒刺针17下方、近似对应刺针18的第二穿刺深度的高度处的一系列圈绒弯针31，所述一系列圈绒弯针31被设置成沿簇绒区10的上游侧或第一侧并且面向衬底材料11的喂给方向12；并且弯针组件30还包括位于沿簇绒区的下游侧且面向与弯针相对的方向的一系列横向间隔开的割绒弯钩组件32。割绒弯钩组件还被置于大体对应于刺针17的第一穿刺深度的高度处、面向与弯针31相对的方向。割绒弯钩组件还被置于大体对应于刺针17的第一穿刺深度的高度处，被设置在圈绒刺针18之下并且与圈绒弯针竖直地间隔开一预定间距或距离。本领域的技术人员可以理解，虽然在图中为了清晰目的仅示出了单个圈绒弯针和割绒弯钩组件，不过在实际中，大量的圈绒弯针和割绒弯钩组件可以延伸跨过簇绒机的宽度顺序地间隔设置，且弯针和割绒弯钩组件的数量是基于簇绒机的尺寸及其刺针数量的。
根据本发明形成人造/合成运动草或草皮织物的系统和方法通常可以利用“Velv-a-Loop”或其他类似的簇绒机构造(例如图4B所示)，并且优选地是Velv-a-Loop横越簇绒区构造(例如图1-2所示)，其中在衬底材料之上没有堆积过量纱线的情况下将纱线喂给装置喂给的纱线的自由长度控制成适于被相应弯针/弯钩接合和拉动来自刺针的纱线。此外，例如具有空气气缸驱动夹子和其他横越设置的水平割绒圈绒弯针设置的其他系统也可以被使用，例如美国专利第6,834,602号所示，其全部内容并入本文以供参考。
如图3所示，弯针31横向间隔开，以便限定其间的间隙33，而割绒弯钩组件横向间隔开并且限定其间的间隙34。圈绒弯针对齐于每个割绒弯钩组件之间的间隙34。相对地，割绒弯钩组件32均对齐于弯针31之间的间隙33。类似地，割绒刺针17将被定位成行进穿过弯针之间的间隙33，而圈绒刺针18被定位成往复通过割绒弯钩组件32之间的间隙34。在操作中，弯针和割绒弯钩组件通常以相互交织运动方式分别穿过被限定在每个割绒和圈绒刺针之间的间隙之间，从而接合在簇绒区相对侧上的相应刺针，如图2所示。
如图1所示，弯针组件30的每个圈绒弯针31通常包括：安装在支架或块42中的柄部41；以及终止于锥形喙或前向端44的前向主体或喉部43。在簇绒机的操作期间，圈绒弯针如箭头46所指朝向它们的相应刺针摆动，以便每个圈绒弯针31的喙部44穿到相对的一对割绒弯钩组件32之间的间隙34内(图3)并且接合其相关圈绒刺针18的拉取部分19，从而拾取并拉动纱线毛圈使其离开圈绒刺针18。当每个弯针31沿箭头46′的方向往复向后并且圈绒刺针18竖直往复回到其在衬底材料上方的初始抬升位置时，弯针拾取并拉动纱线13以远离刺针18。因此，将沿每个弯针的喙部形成一系列纱线毛圈从而在衬底材料内形成圈绒簇绒14。
如图1和图3所示，每个割绒弯钩组件32包括割绒弯钩50，该割绒弯钩50包括被安装在支架或支撑件52(图1)内的柄部51，该柄部51承载弯钩以便如箭头53和53′所指进行往复运动从而与割绒刺针17接合和脱开接合，如图1和图2所示。弯钩50(图1和图3A)均还包括主体部分54和锥形喉部56，该主体部分54远离柄向上延伸，该锥形喉部56终止于钩状前向端或远端57并且可以是齐平以及不齐平的。每个弯钩还包括拾取侧58(图3)，该拾取侧58通常处于与割绒刺针17拉取或拾取相对的一侧。以与弯针31(图1-2)类似的方式，当弯钩沿箭头53的方向朝向和远离其相关的割绒刺针17往复运动时，随着刺针17往复运动到其降下的接合位置而刺入衬底材料，弯钩的带刺前部57穿过相邻的圈绒弯针31之间并且接合在簇绒区10的相对侧上的相关割绒刺针17的拉取部分19。当弯钩50的钩状或带刺前部57接合其相关刺针17的拉取部分19并且拾取且拉动纱线远离割绒刺针17时，刺针转向或往复向上并且弯钩50沿箭头53′的方向运动。因此，沿弯钩50的喉部56形成一系列纱线毛圈。
通常如图1和图2所示，割绒弯钩组件32通常在圈绒弯针31之下竖直地间隔开一定距离，该距离通常近似对应于簇绒机的前刺针17相对于后刺针18的竖直间距。这个间距通常可以随形成的圈绒和割绒的绒面高度而变化，并且也基于最终草皮织物内形成的圈绒和割绒簇绒之间的不同。例如，对于3-6英寸的绒面高度，根据最终簇绒织物的所需绒面高度，可以使用近似2.5-4英寸的间距，不过根据需要割绒弯钩和圈绒弯针之间也可以使用更大或更小的间距。根据要被形成的纱线簇绒之间的隔距或间距，相应弯针和割绒弯钩的竖直间距或高度可以进一步改变，以便能够在簇绒草皮织物中形成纱线簇绒。这样更近间距的割绒和圈绒簇绒可以为簇绒织物的割绒簇绒提供更好的支撑性，这又可以在需要更少的颗粒材料填充的情况下提供增加或增强的支撑性。
可替换地，割绒弯钩和圈绒弯针可以被定位成其喉部56/43在实质上相同深度或高度。在这样的设置中，割绒弯钩和/或圈绒弯针通常将位于最低的水平以便形成最深绒面高度的簇绒。一旦从圈绒弯针释放纱线毛圈，则纱线喂给系统或机构可以被控制成拉回或拉出纱线以便建立所需的绒面高度差，例如从释放的圈绒弯针拉回大约50％或更多的纱线从而实现所需的绒面高度差。割绒弯钩和圈绒弯针还可以被设置成在彼此间穿过或分别简单地接合其相应刺针而不穿过相对的割绒弯钩或圈绒弯针之间的间隙。此外，割绒弯钩和弯针可以被设置或间隔成，根据要形成的人造/合成草或草皮产品所需或所期望的密度和其他特征来接合选定的刺针17/18，例如弯针仅接合刺针18的一部分而割绒弯钩接合剩余刺针，或者割绒弯钩仅接合选定的刺针17而弯针接合剩余刺针。
进一步根据图1-2所示，每个割绒弯钩组件32还包括刀片组件61，该刀片组件61被安装在临近其相关割绒弯钩50的喉部56。每个刀片组件61均包括安装于支架63(图1)内并且具有切割边缘64的刀刃或刀片62。每个刀刃62均沿其相关割绒弯钩50的喉部56关于切割路径做往复运动，从而接合并切断沿每个割绒弯钩的喉部形成的纱线毛圈59，以便在衬底材料11内形成割绒簇绒16。
刀片可以具有与弯钩同侧的切割，即对于右侧拉取弯钩而言是右侧刀刃，或者对于左侧拉取弯钩而言是左侧刀刃，并且刀片通常位于与弯针的拉取或拾取区相对的一侧上。可替换地，如图3所示，在本发明的割绒弯钩组件32中，刀片62具有处于其相关弯钩50的拾取相对侧的切割；例如，如果弯钩是左侧拾取弯钩，则使用右侧刀刃或刀片，并且相反地，对于具有右侧拾取弯钩的弯钩而言，则使用左侧刀刃。刀片62还如图3所示沿其弯钩的拾取侧来安装。因此，随着刺针与其相关弯钩接合，刀片还与弯钩上与其相应割绒刺针相同的侧面对齐并且因而位于该侧面上，而不是刺针位于弯钩上与刀片相对的侧面上。此外，J形切口斜面可以被形成在每个弯钩50上与其拾取侧58相对的侧面上。
当弯针和弯钩组件30和32(图1)的弯针和弯钩31/50分别沿箭头方向47和53往复运动，并且圈绒和割绒刺针刺入衬底材料时，弯针和割绒弯钩的喙部和喉部将没有阻碍地彼此邻近地穿过并且将接合其相关圈绒和割绒刺针18和17以便拾取并在每个弯针和割绒弯钩的喉部上形成纱线毛圈。之后，当每个割绒弯钩组件的刀片关于其切割路径往复运动时，它们将接合并切断包含在每个割绒弯钩的喉部上的纱线毛圈从而形成割绒簇绒16。同时，当衬底材料沿其行进路径12运动时，圈绒弯针的喙部上保持的纱线毛圈被简单地从弯针拉下，从而将纱线的圈绒簇绒14保留在衬底材料11中，如图1所示。因此，衬底织物将具有在单次穿过簇绒机的过程中形成的纱线的割绒和圈绒簇绒。
在本发明的又一个可替换实施例中，如图4A所示，一系列割绒/圈绒弯针或弯钩101可以代替沿簇绒机的下游侧与圈绒弯针31相对以形成割绒簇绒的割绒弯钩。如图4A所示，圈绒弯针31彼此间隔开从而在其间限定间隙33，而割绒/圈绒弯针或弯钩101横向间隔开从而在其间限定间隙102。圈绒弯针31对齐于每个割绒/弯针或弯钩之间的间隙102，而每个割绒/圈绒弯针或弯钩均对齐于在每个圈绒弯针31之间形成的间隙33。此外，在簇绒机的行程或循环期间，当圈绒弯针向前摆动时，沿簇绒区的上游侧定位的割绒刺针17将穿过圈绒弯针31之间的间隙33从而被割绒/圈绒弯针或弯钩接合，而沿簇绒区的下游侧定位的圈绒刺针18将穿过每个割绒/圈绒弯针或弯钩之间的间隙102，从而被圈绒弯针31的喙部44接合。
每个割绒/圈绒弯针或弯钩101(图4A)通常包括具有被安装在支架内的后部或柄部104的主体103，该支架承载割绒/圈绒弯针或弯钩使其往复运动以与割绒刺针17接合和脱离，并且每个割绒/圈绒弯针或弯钩101还包括终止于尖的或锥形前端或前向端109的喙部或前向部108。夹子111通常被附连于每个割绒/圈绒弯针或弯钩101的柄部104。每个夹子111通常由例如弹簧钢的金属材料或其他类似的弹性材料制成，可以通过例如铆钉、螺栓、焊接等紧固件或本领域公知的其他类似紧固机构将该夹子附连到其弯针主体103。夹子包括向前延伸的前主体段113并且终止于前端或近端116，该前主体段113具有接合部分114，该接合部分114抵靠在其所附连的割绒/圈绒弯针或弯钩101的前向端109上。如图4A所示，前向端116稍向外成角度，使得当每个割绒/圈绒弯针或弯钩的前向端109碰撞到其相应的割绒刺针17时，可以迫使夹子远离割绒/圈绒弯针或弯钩的喙部从而允许当从纱线的刺针17拾取或抽取纱线以便沿割绒/圈绒弯针或弯钩的喙部108形成纱线毛圈时刺针从其间通过。当割绒刺针17缩回以脱离其割绒/圈绒弯针或弯钩时，夹子可以返回从而压紧接合于其相应的割绒/圈绒弯针或弯钩的前向端或喙部，从而保持沿其形成的纱线毛圈以便被其相关的刀片62切割。
图4B示意性示出了本发明的又一个可替换实施例，其用于形成合成或人造草/草皮产品，而不必须需要产品多次穿过簇绒机。在这个实施例中，割绒弯钩组件32的弯钩50沿簇绒区的下游侧设置、在对应于第一穿刺深度的高度处、对齐于第一或下游刺针18的系列或组，其中所述第一穿刺深度是下游刺针18延伸到或刺入衬底材料11的深度。弯针组件30的弯针31通常位于簇绒区T的上游侧、在第二或上游行刺针的刺针17的下方且与其对齐。如图4B所示，弯针31被设置在实质上对应第二穿刺深度的高度处，该第二穿刺深度是上游刺针17延伸到或刺入衬底材料的深度。在簇绒操作期间，弯钩50和弯针31将分别接合簇绒区的下游侧和上游侧的刺针18和17，且不会在彼此间穿过或彼此交织，如图4B所示。弯针和弯钩将从刺针拾取并牵拉纱线毛圈，且由弯钩形成的毛圈将被刀片62切割从而形成点缀有圈绒簇绒14的割绒簇绒16并且该割绒簇绒16具有更大的长度或绒面高度。
在本发明的又一个可替换实施例中，如图5A-7所示，簇绒机T可以包括单个共线针板，如上所述，该针板具有第一组刺针17′和第二组刺针17″，这两组刺针的针尖21′和21″延伸到或突入到不同高度或穿刺深度。如图5A-6所示，刺针17′和17″可以被安装成沿针板的长度延伸的单个成直线的行，或者可以沿针板交错，并且如图6和7所示，通常在相对侧接合割绒弯钩50和圈绒弯针31。针板也可以由移位机构(未示出)移动，或者可以被控制从而以正针位类型方式摆动或运动，且基本沿直线行或簇绒行进，从而避免在成品簇绒织物上形成玉米排(corn-row)效果。进一步如图5A-7所示，第一和第二组或系列的共线刺针17′和17”可以被安装成不同长度，以便一套刺针(即17″)比另一套刺针17′更长并且因而向下延伸得更低，如图7所示。可替换地，刺针17′和17″可以是基本相同结构和长度，不过沿针板被安装在不同高度，以便每个刺针17′/17″的下端或针尖21′和21″处于不同高度，或者可以包括水平高度的刺针、弯钩和弯针。
如图6和图7所示，每个刺针17′和17″的拉取区或部分19′和19″对于相应的刺针17′和17″而言还被转向成相对的。例如，如图7所示，对于每对刺针17′和17″而言，拉取部分19′和19”将被定向成面向相对方向，这能够使得形成的纱线的割绒簇绒和圈绒簇绒具有更近的间距或隔距。弯钩和弯针还可以被设置成接合交替的刺针，例如弯针可以接合每个偶数刺针17’而弯钩接合每个奇数刺针17”。可替换地，弯针和弯钩可以被设置成接合选定的刺针17’和/或17”，例如弯针接合每第三、第四个刺针等，而弯钩接合剩下的刺针，或者弯钩可以被设置成接合每第三、第四个刺针等，从而根据需要形成更多或更少的割绒/圈绒簇绒，以便最终的人造草皮/草产品中形成满意的密度和/或其他样式效果。也可以根据需要或根据预期，使用其他的可替换设置。
在操作中，如图5B-7所示，弯针31和弯钩50将朝向彼此运动而成为交织的设置从而接合共线刺针行的第一和第二组或系列刺针17′和17”。弯钩和弯针可以如图6和图7所示被设置在不同高度从而形成具有不同长度或绒面高度的切割端圈绒簇绒。还可以理解的是，还可以存在利用了共线针板的圈绒弯针和割绒弯钩的其他可替换设置，包括在簇绒区的两侧上使用水平割绒圈绒弯针或弯钩或者使用圈绒弯针或割绒弯钩，从而形成水平割绒圈绒簇绒、全部是圈绒簇绒或全部是割绒簇绒。
根据本发明形成的人造/合成运动草或草皮织物还可以用两个水平的割绒或圈绒簇绒形成，且通常单次穿过簇绒机，而不需要多次簇绒穿过并在簇绒织物上过度簇绒。在这样的系统或设置中，可以提供两行割绒弯钩或两行圈绒弯针，且第一或上游行割绒弯钩与下游或第二行割绒弯钩/圈绒弯针大体竖直地间隔开。此外，通常可以使用两个不同长度的刺针，不过也可以使用具有基本相同长度的刺针，将所述刺针安装在独立的针板上，并且刺针可以在其高度或深度方面交错从而允许不同的穿刺水平。此外，刺针可以以交错刺针构造或间距被安装单个针板上，或者刺针可以沿针板设置在一条直线内，并且针板的行程可以基于最长刺针刺入并接合其相应割绒弯钩所需的行程或穿刺深度。此外，割绒弯钩可以成对隔开从而允许每对之间足够的间距以便刺针从其间刺入针板的缝而不会过分减弱针板，以便确保当弯钩或弯针穿过其间时准确地接合并拾取刺针上的纱线毛圈，特别是当簇绒机的隔距变窄时。
此外，还可以理解的是，除了例如控制向刺针喂给纱线和移动针板以防止拉出过量纱线并将纱线留在衬底材料顶面上的机构或装置之类的各种样式机构或系统之外，还可以使用用于形成各种样式效果的系统/附连件，包括衬底喂给移位器和其他样式系统，所述样式效果例如刻纹或纹理簇绒效果、或使用各种不同颜色和色调的纱线来形成标示或其他设计。例如，本发明系统可以利用例如Card-Monroe Corp.的Virtual WeaveTM的衬底控制系统来控制衬底材料的移动。这样的衬底喂给控制器还可以与移动针板以及样式纱线喂给机构相结合使用，从而提供进一步加强的所需视觉效果的样式和成形。此外，也可以使用正针位，从而当针板往复运动以在衬底材料内形成簇绒时它们跨过衬底材料侧向前后增量地移位，且还逐步移位以形成样式，以便绷紧和基本消除簇绒的行效果，从而产生更紧实、更自然的外观和更密的簇绒感。这可以有助于减少支撑簇绒所需的填充物量，并且更好地控制纱线喂给从而允许使用更低的纱线重量和减小的簇绒绒面高度，以便得到增强了运动员舒适性、支撑性和球反弹性所需的理想的密度。
因此，利用本发明的原理，可以使用单次穿过的簇绒操作或生产而不需要过度簇绒来形成人造/合成运动草或草皮织物或产品，藉此，衬底材料第一次穿过第一簇绒机(即圈绒机)并且之后最初簇绒材料在第二次穿过或操作中被引至并经过第二簇绒机。此外，可以形成具有足够密度、高度和间距的圈绒簇绒，从而增强通常具有更高的绒面高度的割绒簇绒的支撑性，其中通过使得弯针穿过前一行刺针到达后一行刺针的操作来形成圈绒簇绒，这样产生的簇绒将基本不用割绒刺针缝过圈绒簇绒。此外，割绒簇绒可以通过如下步骤形成，即，使得弯钩通过后一行刺针到达前一行刺针来在织物中形成割绒簇绒，且不需要对圈绒簇绒过度缝制。
因此，成品簇绒草皮织物可以具有增强的刚性，其中圈绒簇绒支撑割绒簇绒从而使得最终草皮织物中的这种簇绒更加紧实并且能更好地抵抗由于负载(例如在运动期间的碾压力)而产生的弯曲。此外，使用如上所述的各种样式装置可以允许割绒和圈绒簇绒的可变绒面高度，从而改变簇绒草皮织物的特性以满足各种所需的缓冲、支撑、球滚动和球反弹的标准，且同时也有助于减少支撑簇绒所需的颗粒物质的填充量，并且还能够在最终簇绒草皮织物中形成各种设计或样式效果。
本发明还能够在更细或更小隔距(即5/32-1/16隔距)地毯的生产被最小化时使得先前缝制的纱线毛圈被割绒弯钩接合从而允许弯针和弯钩穿过其间限定的间隙，且还能够使得刺针行之间的交错被减小到近似1/2英寸-近似1/4英寸或更小且刀片不会接合先前缝制的毛圈或以其他方式接合和干涉弯针的操作。因此，在交错减小的情况下，侧面匹配的问题，即地毯左侧缝线和右侧缝线的匹配问题被最小化，因为可以减小交错，这相应地减少了当衬底材料穿过簇绒区时衬底材料的拉伸和/或颈缩。
本领域的技术人员还应该明白，虽然已经参考上述优选实施例描述了本发明，不过在不脱离如所附权利要求所述的本发明精神和范围的情况下，可以产生大量的变化、修正和增补。

Claims (23)

1.一种形成人造/合成运动草皮的簇绒机，包括：
位于邻近所述簇绒机的簇绒区的上游侧的第一行刺针，每个刺针均具有沿其形成的拾取区并且承载人造草纱线以便将其引入运动通过所述簇绒区的衬底；
跨过所述簇绒区与所述第一行刺针横向间隔开的第二行刺针，所述第二行刺针均具有拾取区并且承载合成草纱线以便将其引入基底织物；
一系列弯针，所述弯针能在所述第一行刺针的所述刺针之间运动来接合所述第二行刺针的所述刺针从而从其接合并拾取纱线以便在所述衬底内形成圈绒簇绒；
一系列弯钩，所述弯钩位于与所述弯针相对并且处于与所述弯针不同的高度处，所述弯钩能在所述第二行刺针的所述刺针之间运动来接合所述第一行刺针的所述刺针从而从其拾取纱线；以及
一系列刀片，每个所述刀片均位于沿一个所述弯钩的拾取侧并且适于接合由所述弯钩所拾取的纱线从而在所述衬底内形成割绒簇绒。
2.根据权利要求1所述的簇绒机，其中所述刀片具有与所述弯钩的拾取相对侧的切割。
3.根据权利要求2所述的簇绒机，其中所述刀片是右侧切割并且所述弯钩是左侧拾取。
4.根据权利要求2所述的簇绒机，其中所述刀片是左侧切割并且所述弯钩是右侧拾取。
5.根据权利要求2所述的簇绒机，其中所述刀片大体上对齐于所述第一行刺针的所述刺针。
6.一种形成人造/合成草皮的方法，包括：
沿行进路径使衬底运动通过簇绒区；
使所述衬底接合于第一行间隔开的刺针，所述第一行间隔开的刺针承载多条纱线通过所述衬底到达第一穿刺深度；
使所述衬底接合于第二行间隔开的刺针，所述第二行间隔开的刺针跨过所述簇绒区与所述第一行刺针横向间隔开并且承载多条第二纱线通过所述衬底到达第二穿刺深度；
使多个弯钩运动跨过所述第二行刺针的刺针之间的所述簇绒区并且接合由所述第一行刺针的刺针所承载的通过所述衬底到达第一穿刺深度的纱线；
使一系列刀片往复运动接触由所述弯钩所接合的纱线从而在所述衬底内形成割绒簇绒；以及
使一系列弯针运动跨过所述第一行刺针的刺针之间的所述簇绒区并且接合由所述第二行刺针的刺针所承载的通过所述衬底到达所述第二穿刺深度的纱线从而在所述衬底内形成圈绒簇绒。
7.根据权利要求6所述的方法，其中沿每个弯钩的拾取侧设置所述刀片包括使得每个刀片对齐于所述第一行刺针中的刺针中的一个刺针。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括使用所述刀片来切割被接合在所述弯钩上的一系列纱线从而形成所述割绒簇绒。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括相对于所述衬底侧向移动所述刺针。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一穿刺深度比所述第二穿刺深度延伸到更低的高度。
11.根据权利要求6所述的方法，还包括将所述弯钩置于近似对应于所述第一穿刺深度的高度，并且将所述弯针置于对应于所述第二穿刺深度的高度。
12.一种形成人造/合成草草皮产品的系统，包括：
多个刺针，所述刺针能往复运动出入衬底材料，且包括承载合成草纱线通过所述衬底材料到达第一穿刺深度的第一系列刺针和承载合成草纱线通过所述衬底材料到达第二穿刺深度的第二系列刺针；
多个弯针，所述弯针被安装在所述第一系列刺针的下方并且适于接合所述第二系列刺针从而在所述衬底材料内形成圈绒簇绒；以及
多个割绒弯钩组件，所述割绒弯钩组件被安装成与所述弯针成相对的面对设置，且所述割绒弯钩组件包括适于接合所述第一系列刺针并从其拾取纱线毛圈的一系列割绒弯钩以及均对齐于一个所述弯钩从而接合并切割由割绒弯钩拾取的毛圈的一系列刀片以便在所述衬底材料内形成割绒簇绒；
其中所述割绒弯钩位于对应所述第一系列刺针的所述第一穿刺深度的高度，并且所述弯针位于对应所述第二系列刺针的所述第二穿刺深度的高度并穿过所述第一行刺针的所述刺针之间从而接合所述第二行刺针。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一穿刺深度比所述第二穿刺深度延伸到更低的高度。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个刺针的所述第一系列刺针和所述第二系列刺针被设置成沿单个针板在一条直线内。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个刺针的所述第一系列刺针和所述第二系列刺针被设置成横向间隔开的行。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述刀片具有与所述割绒弯钩的拾取部分相对侧的切割。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述刀片是右侧切割并且所述弯钩是左侧拾取。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述刀片是左侧切割并且所述弯钩是右侧拾取。
19.一种形成人造/合成草草皮产品的簇绒机，包括：
第一组刺针，所述第一组刺针能往复运动出入衬底材料，其中所述第一系列刺针承载一系列合成草纱线通过所述衬底材料到达第一穿刺深度；
第二组刺针，所述第二组刺针与所述第一系列刺针横向间隔开并且能往复运动出入所述衬底材料，其中所述第二系列刺针承载另一系列合成草纱线通过所述衬底材料到达第二穿刺深度；
一系列弯针，所述弯针被安装在所述衬底材料下方并且适于接合所述第二组刺针中的选定刺针从而在所述衬底材料内形成圈绒簇绒；以及
一系列割绒弯钩组件，所述割绒弯钩组件被安装在所述衬底材料下方与所述弯针成相对的面对设置且与所述弯针间隔开，所述割绒弯钩组件均包括适于接合所述第一系列刺针中的选定刺针并从其拾取纱线毛圈的一系列割绒弯钩以及均对齐于一个所述弯钩从而接合并切割由割绒弯钩拾取的毛圈的一系列刀片以便在所述衬底材料内形成割绒簇绒；
其中所述割绒弯钩位于对应所述第一组刺针的所述第一穿刺深度的高度，并且所述弯针位于对应所述第二组刺针的所述第二穿刺深度的高度，从而形成具有不同绒面高度的合成草纱线的割绒簇绒和圈绒簇绒以便足以提供所需密度从而使得能够在单次穿过的过程中形成所述人造/合成草草皮产品。
20.根据权利要求19所述的簇绒机，其中所述刀片具有与所述割绒弯钩的拾取部分相对侧的切割。
21.根据权利要求19所述的簇绒机，还包括一对针板。
22.根据权利要求21所述的簇绒机，其中所述第一组刺针被安装于所述针板中的下游针板，并且所述第二组刺针被安装于所述针板中的上游针板。
23.根据权利要求19所述的簇绒机，其中所述第一组刺针和所述第二组刺针被安装成沿单个针板在一条直线内。
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