CN103042503B - 利用磁力将力施加至材料的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括磁体的辊，该辊用于将力施加至在辊的磁体和磁敏感表面之间的材料。使用者可移动辊的手柄以在材料上滚动所述辊，从而沿材料的长度施加力。

Description

利用磁力将力施加至材料的设备
技术领域
本公开涉及利用磁力施加力以压缩或切割材料的设备和方法。
背景技术
为了将力施加至材料，使用者通常使用工具将力施加至材料。例如，一种方法是压缩真空袋和复合材料接合工具之间的双面胶带，从而将真空袋密封至复合材料接合工具，该方法利用了手持式铲(spatula)形设备。使用者将手持式铲形设备移至真空袋上，施加使用者施加的压缩力以迫使胶带在真空袋和复合材料接合工具之间压缩，从而将真空袋密封至复合材料接合工具。该工艺需要25磅的使用者施加的压缩力，其必须被施加至可为84英尺的复合材料接合工具的整个周界的周围。该工艺可能需要大量时间，可能增加成本，可能导致使用者疲劳，或可能导致其他类型的人体工效(ergonomic)问题。
需要解决现有技术中的一个或更多个问题的设备和方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种包括磁体的辊。有利地，所述磁体被定级为产生至少100磅的引力。有利地，所述辊还包括切割构件。有利地，所述辊由非磁性材料制成。
有利地，所述辊包括腔体并且所述磁体被放置在所述腔体内。有利地，所述辊包括在该辊周围延伸的凹槽。有利地，所述磁体被放置在相对的轮轴之间的辊的腔体内。
根据本发明的进一步的方面，提供一种包括手柄、辊和磁体的设备。
有利地，所述磁体被放置在辊的腔体内。有利地，手柄附连到辊。有利地，所述设备还包括至少一个轮轴，其中所述手柄附连到至少一个轮轴，其中所述至少一个轮轴附连到辊。有利地，所述设备还包括切割构件。有利地，所述磁体被定级为产生至少100磅的引力。有利地，所述辊由非磁性材料制成。有利地，所述辊包括在辊周围延伸的凹槽。
根据本发明的进一步方面，提供一种将力施加至材料的方法。在一个步骤中，材料被放置在包括辊的设备和磁敏感表面之间。所述辊包括磁体。在另一个步骤中，通过将所述材料放置在包括磁体的辊和磁敏感表面之间并且使包括磁体的辊在所述材料上滚动，从而将力施加至所述材料。
有利地，所述材料包括带状物且所述磁敏感表面包括复合材料接合工具。有利地，所述设备还包括切割构件，且所述方法进一步包括用所述切割构件切割材料。有利地，所述方法进一步包括在辊的凹槽内对齐材料。有利地，所述方法进一步包括在滚动期间借助手柄移动所述辊。
参照下面的附图、说明和权利要求，可以更好地理解本公开的这些和其他的特征、方面和优点。
附图说明
图1示出了用于施加力的设备的一个实施例的正视图；
图2示出了穿过图1中的设备的线2-2的横截面图；
图3示出了在分解状态下图1的设备的侧面透视图；
图4示出了用于将力施加至材料的图1的设备的正视图；
图5示出了显示将力施加至材料的方法的一个实施例的流程图；
图6示出了用于将力施加至材料的设备的另一个实施例的正视图；和
图7示出了用来将切割构件施加的切割力施加至材料的设备的另一个实施例的正视图。
具体实施方式
下面的详细说明是当前所考虑的实施本公开的最佳模式。因为本公开的保护范围由所附权利要求最佳地限定，所以本说明书不作为限制意义，而是仅用于说明本公开的一般原理的目的。
图1示出了用于施加力的设备10的一个实施例的正视图。图2示出了穿过图1的设备10的线2-2的横截面图。图3示出了在分解状态下图1的设备10的侧面透视图。如图1、图2和图3中总体所示，设备10包括手柄12、轮轴14和16、磁体18和辊20。手柄12包括矩形开口22、U形开口24和穿过相对部分30和32设置的洞26和28。矩形开口22允许使用者将其手指插入矩形开口22中以握牢手柄12。手柄12由尼龙制成。在其他实施例中，手柄12可以具有不同的形状、配置、取向、尺寸或材料。
轮轴14包括轮毂34和杆36。轮毂34为圆柱形，其具有延伸穿过轮毂34的轴向孔38。杆36具有圆形截面。杆36通过手柄12的洞26安装至轮毂34的轴向孔38中，从而将轮毂34固定在手柄12的U形开口24内的适当位置中。轮毂34和杆36优选为由铁磁材料制成。在其他实施例中，轮毂34和杆36可以具有不同的形状、配置、取向、尺寸或材料。
轮轴16包括轮毂40和杆42。轮毂40为圆柱形，其具有延伸穿过轮毂40的轴向孔44。杆42具有圆形截面。杆42通过手柄12的洞28安装至轮毂40的轴向孔44中，从而将轮毂40固定在与轮毂34的相对的位置中的手柄12的U形开口24内的适当位置中。轮毂40和杆42优选为由铁磁材料制成。在其他实施例中，轮毂40和杆42可以具有不同的形状、构造、取向、尺寸或材料。
磁体18为圆柱形，并且为定级为130至135磅引力的稀土钕磁体，并且可从Armstrong Magnetics公司得到，其零件号为22049，在如下链接中显示：http:// www.armsmag.com/neodymium_stock_size.htm。在其他实施例中，磁体18可由不同的材料制成，如铁、硼或其他类型的材料。在另外的实施例中，磁体18可以定级为产生至少100磅引力。在进一步的实施例中，磁体18可包括具有不同数量、形状、构造、取向、尺寸、材料或磁场强度的不同类型的磁体。
辊20是圆柱形的。圆形腔体46在辊20的相对的末端48和50之间延伸。磁体18安装在辊20的相对的末端48和50之间以及轮轴14和16的相对的轮毂34和40之间的腔体46的中心52中的辊20的圆形腔体46内。轮毂34固定在辊20的末端48处的圆形腔体46内。轮毂40固定在辊20的末端50处的圆形腔体46内。轮毂34和40紧靠辊20的圆形腔体46内的磁体18的相对的表面54和56。以这种方式，辊20由附连轮毂34和40保持在手柄12的U形开口24内的适当位置，所述附连轮毂34和40通过延伸穿过手柄12的洞26和28的附连杆36和42保持在适当的位置。
辊20具有壁厚度57。可选择壁厚度57以控制磁体18施加至磁敏感表面66(下面图4中讨论)的力63(下面图4中讨论)的量。壁厚57越大，由于磁体18和磁敏感表面66(下面图4中讨论)之间的间隔距离增大，因此施加至磁敏感表面66(下面图4中讨论)的力63(下面图4中讨论)越大。在其他的实施例中，可以使用其他装置控制磁体18和磁敏感表面66(见图4)之间的间隔距离，例如相对于磁敏感表面66(见图4)移动磁体18的棘轮(ratcheting)机构或改变它们的相对位置的其他类型的移动机构。
集中在腔体46的中心52的可选凹槽58在辊20的外表面60的周围延伸。凹槽58可以具有0.075英寸的深度62和0.600英寸的宽度64。辊20可以是非磁性的且可由尼龙制成。在其他实施例中，包括腔体46和凹槽58的辊20可以具有不同的形状、构造、取向、尺寸或材料。在进一步的实施例中，设备10可以具有不同的形状、构造、取向、尺寸或材料。例如，在一个可替换的实施例中，磁体18可具有延伸穿过磁体18的轴向孔，并且杆36和42可以被替换为单个杆。
图4示出了用于施加力63至材料64的图1的设备10的正视图。力63可包括压缩力。材料64包括双面胶带。材料64被放置在磁敏感表面66上并紧靠磁敏感表面66。磁敏感表面66可包括由不胀钢(Invar)制成的复合材料接合工具。磁敏感表面66可具有非磁敏感层或涂层。通过将材料64放置在磁敏感表面66和构件68之间，构件68被放置在材料64上并与材料64紧靠，并且被放置在磁敏感表面66上并与磁敏感表面66紧靠。构件68包括真空袋。辊20紧靠构件68被放置在构件68、材料64和磁敏感表面66中的每一个上。材料64被部分放置在辊20的凹槽58内。材料64具有0.250英寸的深度70和0.500英寸的宽度72。凹槽58帮助使用者70握紧设备10的手柄12并移动设备10以在构件68、材料64和磁敏感表面66的长度73(垂直于纸面对齐)上转动/滚动辊20，保持辊20在材料64上对齐，以便将力63施加至构件68、材料64和磁敏感表面66。
当辊20紧靠构件68在构件68、材料64和磁敏感表面66上转动时，由于存在磁体18(见图2)的磁场，集中在辊20的腔体46(见图2)内的磁体18(见图2)将磁敏感表面66向着磁体18吸引(见图2)。磁性轮轴14和16(见图2)的磁性轮毂34和40(见图2)和磁性杆36和42可与磁体18(见图2)一起作用以帮助引导磁场。该磁力压缩构件68和磁敏感表面66之间的材料64，从而将材料64粘接至构件68和磁敏感表面66，由此将构件68密封至磁敏感表面66。由于存在磁力，使用者70仅需要施加5磅的力来移动/推动/拉动构件68、材料64和磁敏感表面66上的辊20，从而压缩构件68和磁敏感表面66之间的材料64。采用设备10的磁力使得使用者70需要的5磅的力比使用者70在不采用设备10的磁力的情况下需要施加的力少80％。在其他实施例中，通过使用者70施加变化的相应的使用者施加的力，设备10可施加变化的磁力，以压缩构件68和磁敏感表面66之间的材料64。在其他实施例中，材料64、磁敏感表面66和构件68可以具有不同的类型、形状、构造、取向、尺寸或材料。
图5示出了显示将力施加至材料的方法80的一个实施例的流程图。在步骤82中，所述材料被放置在包括磁体的辊和磁敏感表面之间。所述材料可包括带状物或其他类型的材料。磁敏感表面可包括复合材料接合工具或其他类型的表面。在一个实施例中，步骤82可进一步包括对齐辊的凹槽内的材料。在步骤84中，包括磁体的辊在材料上滚动，其中所述材料被放置在包括磁体的辊和磁敏感表面之间，从而将力施加至所述材料。施加的力可包括压缩力、切割力或其他类型的力。在一个实施例中，步骤84可进一步包括借助手柄移动/推动辊，从而使辊在材料上滚动。
在另一个实施例中，步骤82可包括在真空袋和复合材料接合工具之间放置带状物，并且步骤84可包括在真空袋、带状物和复合材料接合工具上滚动包括磁体的辊，从而借助带状物将真空袋密封至复合材料接合工具。在另一个实施例中，额外步骤可包括借助设备的切割构件切割所述材料。
图6示出了用于将力88施加至材料90的设备86的另一个实施例的正视图。所述力可包括压缩力。所述设备86包括辊92，该辊92具有被放置在辊92的腔体96内的磁体94。设备86可选地包括用来在放置在磁敏感表面102上的材料90上滚动辊92的相对的手柄98和100。磁敏感表面102对磁体94的引力导致辊92将力88施加至材料90。在一个实施例中，设备86可包括在包含案板(bread board)的磁敏感表面102上碾平例如面团等材料90的厨房擀面杖(kitchen rolling pin)。在其他实施例中，设备86和磁敏感表面102可用于将力施加至不同类型的材料，从而提供不同的功能。
图7示出了用于将由切割构件108施加的切割力106施加至材料110的设备104的另一个实施例的正视图。设备104包括辊112，该辊112具有放置在辊112的腔体116内的磁体114。切割构件108附连至辊112，并且可包括任意数量的刀片或其他类型的切割构件。设备104可选地包括用来在放置在磁敏感表面122上的材料110上滚动辊112的相对的手柄118和120。磁敏感表面122对磁体114的引力导致辊112将切割力106施加至材料110。设备104可用来切割任意类型的材料110。在其他实施例中，包括切割构件108的设备104和磁敏感表面122可以具有不同的数量、形状、尺寸、构造、取向或材料。例如，在一个实施例中，切割构件108可以具有不同的数量并附连至设备104的任何部分，例如附连至辊112的任何部分或手柄118和120的任何部分。在其他的实施例中，设备104和磁敏感表面122可用于不同的功能。
本公开的一个或更多的实施例可减少或消除当前设备因将力施加至材料而产生的一个或更多问题。例如，本公开的一个或更多实施例可以节省时间，可节约成本，并可减少使用者疲劳或可产生其他类型的人体工效优势。
当然，应该理解前面所述涉及本公开的示例性实施例，且可在不偏离所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下对本公开进行修改。

Claims (9)

1.一种利用磁力将力施加至材料的设备，包括：
手柄；
辊，其包括在所述辊的外表面内和外表面周围延伸的开口的凹槽；
至少一个轮轴，其将所述辊附连到所述手柄，使得所述辊配置为相对于所述手柄旋转；和
附连到所述辊的磁体，其中所述磁体在所述开口的凹槽下直接与所述磁体对齐，所述磁体被定级为产生进入所述开口的凹槽中的至少100磅的引力，其中所述凹槽包括底表面，该底表面设置为与所述辊的所述外表面平行，并且两个相对的侧表面在所述凹槽的所述底表面和所述辊的所述外表面之间延伸。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述辊由非磁性材料制成。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述辊包括腔体，并且所述磁体被放置在所述腔体内。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述辊是圆柱形的。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括将所述辊的相对的末端附连到所述手柄的相对的部分的相对的轮轴，其中所述磁体被放置在相对的轮轴之间的所述辊的腔体内。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述凹槽是U形的。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述凹槽被切割在所述辊的外表面中。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述辊仅包括一个在所述辊的外表面周围延伸的凹槽。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述凹槽被设置在所述辊的中心。
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