CN109996733A - 用紧固件分配针穿透材料的方法 - Google Patents

Abstract

用紧固件分配针(59)穿透材料(81)的方法，包括下述步骤：使用第一穿透行程部分地穿透材料；使用第一抽回行程从材料部分地抽回针；并且接着，使用第二穿透行程完全地穿透材料。一旦完全穿透，从紧固件分配针分配塑料紧固件(18)。其后，从材料完全抽回紧固件分配针。另外的部分穿透和抽回行程可以在各自的穿透行程中按照需要以重复模式并入针穿透循环。使用摆动、反复的线性针穿透循环用于使横向针偏转的风险最小化，所述偏转可能造成针的弯曲或破损以及对穿透的材料的损伤。

Description

用紧固件分配针穿透材料的方法

本申请要求2016年10月18日提交的美国专利申请号15/296,843的优先权，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及零售业，并且更具体地涉及零售业中使用的塑料紧固件。

背景技术

塑料紧固件通常在零售业中用于各种不同的应用，以将两个或更多个单独的物品连接在一起。例如，塑料紧固件通常用于(i)将一对互补的服装物品，比如袜子、手套等连接在一起，(ii)将商品标签或票据与一个或多个服装物品(例如，在一对牛仔裤的腰身部分上折叠的商品票据)连接在一起，和(iii)将手持物品(例如，工具或玩具)与其相应的包装(例如，靠着平坦卡纸显示卡的前表面设置的螺丝刀)连接在一起。

在其内容通过引用并入本文的A.R.Bone的美国专利号4,039,078中，公开了几种不同类型的塑料紧固件。专利中描述的每个塑料紧固件制造为大体上H形构造，配置有两个缩短的平行横杆或T杆，在它们适当的中点处通过在它们之间正交延伸的单个薄的柔性细丝相互连接。

上述类型的塑料紧固件通常制造为紧固件胚料的连续连接供应的一部分，由于其梯状外观，其在本领域通常也被简称为梯形胚料。现在参考图1，显示了目前由加利福尼亚州帕萨迪纳的Avery Dennison公司，以PLASTIC 和ELASTIC STAPLE^TM塑料紧固件系列制造和售卖的一定长度的梯形胚料。可见，一定长度的梯形胚料显示为可由一种或多种柔性塑料材料，比如尼龙、聚丙烯等产生，梯形胚料通常由参考数字11标识。梯形胚料11包括一对细长的和连续的侧构件，或导轨13和15，其通过多个等距间隔的横向连杆(cross-link)17相互连接。

通过在连续横向连杆17之间合适的中点切断侧构件13和15，由梯形胚料11获得单个的塑料紧固件18。可见，每个紧固件18包括通过薄的柔性细丝23相互连接的一对横杆19和21，其中横杆19和21分别包括侧构件13和15的截面，并且细丝23包括横向连杆17。

自动塑料紧固件分配设备或机器是本领域熟知的并且通常用于从一卷梯型紧固件胚料分配单个的塑料紧固件。例如，在W.J.Cooper等人的美国专利号8,413,866中，其内容通过引用并入本文，公开了一种熟知类型的塑料紧固件分配设备，其目前由加利福尼亚州帕萨迪纳的Avery Dennison公司作为紧固件系统制造和售卖，该紧固件分配设备显示在图2中并且由参考数字30标识。可见，紧固件分配设备30被设计为从一卷连续连接的梯形胚料11分配单个的塑料紧固件。

紧固件分配设备或机器30包括基本上封闭的保护性外壳39，其用于保护设备30的大部分电气部件和机械部件。在外壳39的顶部表面中形成弧形凹部41。安装在外壳39上的圆柱形卷轴支架43横向延伸穿过凹部41，并且大小设定为轴向穿过在卷轴或线轴45中形成的纵向孔，围绕卷轴或线轴45缠绕梯形胚料11。因此，支架43用于支撑凹部41中的卷轴45并且使卷轴45在正常操作期间能够自由旋转，从而使得设备30能够以自动方式连续分配塑料紧固件。

紧固件分配设备30另外包括电机驱动的头部组件53，其设置在保护性外壳39的前端内，并且除此外负责从梯形胚料11分配单个的紧固件18。具体而言，头部组件53包括固定保持在适当位置处的垂直延伸底座55，底座55的横截面大体上为U形。为了在下面变得明显，电机驱动的可垂直位移的头部57可滑动地连接至底座55。

头部组件53包括一对空心带槽针59-1和59-2，其固定连接至可垂直位移的头部57，并且因此适于选择性穿透一个或多个待紧固的物品；进料机构61，其用于将梯形胚料11的侧构件13和15分别在由针59-1和59-2限定的纵向孔后面推进至轴向对齐；切断机构63，其用于在连续横向连杆17之间适当的中点切割梯形胚料11的侧构件13和15，以将单个的塑料紧固件18与梯形胚料11的剩余分开；和弹射机构65，其用于使切断的紧固件18的横杆19和21弹出穿过这对空心针59的孔，并且接着穿过先前被针59穿透的一个或多个物品。

现在参考图3(a)-(c)，分别显示了紧固件分配针59的正面透视图、俯视图和正面图。可见，针59包括细长的、大体上圆柱形的、带槽的杆部71，其沿着杆部71的长度被挖空以便限定纵向的孔73。杆部71包括尾端或基部75，其尺寸适合安装在头部57中，和具有设计为利于穿透期望的制品的尖锐尖端79的勺形前端77。如可认识到，孔73的尺寸和形状为轴向接收紧固件31的横杆(例如，横杆19或横杆21)，从而使横杆能够从尾端75插入孔73，沿着其长度从中轴向穿过，并且最终通过开口前端77从孔73离开。

如上所参考，每个紧固件分配针59由头部57垂直驱动并且设计为在分配过程期间选择性穿透待紧固的一个或多个物品。现在参考图4(a)-(c)，显示了描述常规方法的一系列视图，其中每个紧固件分配针59在紧固件分配机器(例如，现有技术机器30)的正常操作期间穿透材料81。为了简化的目的，材料81在本文表示为单层织物，其包括第一或顶表面83和第二或底表面85。

如图4(a)中可见，针59垂直向下取向，其中尖锐尖端79靠近第一表面83定位。通过头部57的机动位移，每个针59被垂直向下驱动，以便穿透材料81，如图4(b)中箭头P所表示。可见，针59的向前的行程S_F从第一表面83(或与其紧邻)延伸，以稍微超出相对的表面85(即，具有足够的空隙，使得紧固件横杆可以离开孔73)。

当紧固件横杆通过针59弹出并且因此穿过材料81时，针59从材料81抽回，如图4(c)中由箭头W所表示。可见，针59向后的行程S_R从稍微超出表面85延伸回到表面83(或与其紧邻)。随着针59抽回，由于针穿透过程，孔87通常保留在材料81中。

因此，综上，针59的穿透循环由单个向前的行程S_F和单个向后的行程S_R组成，该单个向前的行程S_F延伸穿过整个材料81，该单个向后的行程S_R将针59从材料81完全抽回。如可认识到，已经发现使用如上所阐释的针穿透循环的紧固件分配设备具有明显的缺点。

具体而言，已经发现使用上述穿透循环的针59易于横向偏转，特别是当材料81具有相当大的厚度和/或密度时。针59偏离其理想的线性穿透路径的横向偏转可导致(i)针59的永久性弯曲或破损和/或(ii)孔87的明显变宽，其通常导致对材料81明显的损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的和改进的用于分配塑料紧固件穿过材料的方法。

本发明的另一目的是提供用于使用具有至少一个紧固件分配针的机器，分配塑料紧固件穿过材料的方法。

本发明的仍另一目的是提供如上述的方法，其中至少一个紧固件分配针被设计为以最佳的方式穿透材料。

本发明的仍另一目的是提供如上述的方法，其中至少一个紧固件分配针被设计为以便对针或材料造成的损伤最小的方式穿透材料。

因此，作为本发明的一个特征，提供了用紧固件分配针穿透材料的方法，该材料具有第一表面和相对的第二表面，该紧固件分配针具有配备尖锐尖端的前端，该方法包括下述步骤：(a)使用第一穿透行程，用紧固件分配针部分地穿透材料，(b)在部分穿透步骤之后，使用第一抽回行程，从材料部分抽回紧固件分配针，和(c)在部分抽回步骤之后，使用第二穿透行程，用紧固件分配针完全地穿透材料。

各种其他特征和优势将从下面的说明书中显而易见。在说明书中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图解的方式显示实施本发明的实施方式。将足够详细地描述实施方式，以确保本领域技术人员实施本发明，并且应当理解可使用其他实施方式，并且可在不背离本发明的范围的情况下，进行结构改变。因此，下列详细描述不视为是限制性的，并且本发明的范围由所附的权利要求书最好地限定。

附图说明

在附图中，其中相同的参考数字表示相同的部件：

图1是本领域已知的一定长度的连续连接的梯形胚料的不完整的正面透视图，梯形胚料显示具有由其分开的单个塑料紧固件；

图2是本领域已知的紧固件分配设备的正面透视图，紧固件分配设备显示具有进料至其中的图1中的一定长度的紧固件胚料，紧固件分配设备显示为将其一部分外壳从其去除；

图3(a)-(c)分别是图2中显示的紧固件分配针的放大的正面透视图、俯视图和正面平面图；

图4(a)-(c)是描绘常规方法的一系列正面视图，其中图3(c)中显示的针在紧固件分配机器的正常操作期间穿透材料，材料以截面显示；和

图5(a)-(e)是描绘新的方法的一系列正面视图，其中图3(c)中显示的针在紧固件分配机器的操作期间穿透材料，该方法根据本发明的教导来教导，材料以截面显示。

具体实施方式

现在参考图5(a)-(e)，显示了描绘用紧固件分配针59穿透材料81的新的方法的一系列视图，该方法根据本发明的教导来教导。如下面详细阐释，在本发明的方法中，针59使用摆动的或往返的线性穿透循环穿透材料81，从而使对针或对材料的损伤的风险最小化。

如本文所定义，材料81表示通常用塑料紧固件施加的或以其他方式标记的任何物质，比如衣服织物、纸板显示卡、纸基商品袋等。此外，应当注意，仅为了简化的目的，材料81在本文中表示为单层。然而，应当理解，材料81可表示多层材料，该多层材料旨在使用塑料紧固件，比如现有技术紧固件18固定在一起。

另外，在下面的描述中，结合使用单个紧固件分配针59穿透材料81，来描述本发明的方法。然而，应当注意，本发明的方法不限于针59，而是可与通常用于紧固件分配应用的其他类型的针一起使用。另外，应当理解，本发明的方法可类似地应用于使用下面详细阐释的原理的包括多个针59的紧固件分配机器(例如，紧固件分配机器30)。

现在参考图5(a)，在本发明的针穿透方法的第一步骤中，针59垂直向下取向，其中尖锐尖端79靠近第一表面83定位。通过头部57的机动位移，每个针59被线性向下驱动，以便部分地穿透材料81，如图5(b)中箭头P’表示。可见，针59的部分穿透行程S_F’从第一表面83(或与其紧邻)延伸至材料81中的第一表面83和第二表面85之间的第一位置91。

紧接其后，每个针59沿着相同的线性路径从材料81部分抽回，如图5(c)中的箭头W’表示。可见，针59的部分抽回行程S_R’从第一位置91延伸至材料81中的第一表面83和第一位置91之间的第二位置93。

当完成部分抽回步骤时，每个针59沿着相同的线性路径被线性向下驱动，以便完全地穿透材料81，如图5(d)中箭头P”表示。可见，针59的完全穿透行程S_F”从第二位置93延伸至稍微超出相对的表面85设置的第三位置95(即，具有足够的孔隙，使得紧固件横杆可以通过前端77从孔73离开)。

在一些实施方式中，完全穿透行程S_F”的长度大约等于部分穿透行程S_F’。以该方式，具有公共的或固定的向前行程的针穿透循环可以容易地实施至紧固件分配系统中。

当紧固件横杆通过针59的前端77弹出并且因此穿过材料81时，针59从材料81完全抽回，如图5(e)中的箭头W”表示。可见，针59的完全抽回行程S_R”从第三位置95(即，稍微超出表面85)延伸回到表面83或与其紧邻。利用针59完全抽回，由于针穿透过程，小孔97可以保留在材料81中，如下面将进一步解释的。

总之，如上面详细阐释的摆动的线性针穿透循环包括部分穿透行程S_F’、部分抽回行程S_R’、完全穿透行程S_F”和完全抽回行程S_R”。在一些实施方式中，部分穿透行程S_F’的长度为部分抽回行程S_R’的长度的大约两倍。

例如，在一个实施方式中，部分穿透行程S_F’具有大约0.635cm(0.25英寸)的长度，并且接着，部分抽回行程S_R’具有大约0.305cm(0.12英寸)的长度。然而，应当理解，上面阐释的行程长度可调整以适合具体应用的需要(例如，以适应不同类型和厚度的材料81)。

本发明的特征和优势

上面详细阐释的摆动线性针穿透循环引入了相对于传统的紧固方法的显著优势。具体而言，已经发现，使用反复线性穿透运动使得横向针偏转(即，针59偏离其理想的线性路径)的风险最小化。结果，如上面阐释的摆动线性针穿透循环限制了下述两种可能性：(i)针59的永久性弯曲或破损，以及(ii)孔97的显著变宽。事实上，上述的针穿透循环基本上使得孔97的横截面与针59的横截面大体上相同，从而限制了对材料81的损伤，这是本发明的重要目标。

设计改进和可选的实施方式

上述方法旨在仅仅是示例性的，并且在不背离本发明的精神的情况下，本领域技术人员应能够对其进行许多变型和改进。所有这种变型和改进旨在落在如所附权利要求中限定的本发明的范围内。

例如，应当注意，本发明的材料穿透方法不限于上面详细描述的四行程针穿透循环(即，部分穿透、部分抽回、完全穿透和完全抽回)。而是，应当理解，可以在完全穿透步骤之前将另外的部分穿透和部分抽回行程并入上述针穿透循环，以便适应具有相当大的厚度或密度的材料。例如，利用大约0.635cm(0.25英寸)的部分穿透行程和大约0.305cm(0.12英寸)的部分抽回行程，线性摆动模式的部分穿透和部分抽回分量可以按照需要重复多次，直到针59完全地穿透材料(即，第一部分穿透为大约0.635cm(0.25英寸)，第一部分抽回为大约0.305cm(0.12英寸)，第二部分穿透为大约0.635cm(0.25英寸)，第二部分抽回为大约0.305cm(0.12英寸)等)。

还应注意，本发明的材料穿透方法不限于将材料保持固定，并且接着，线性驱动针穿过材料(例如，通过编程控制器以便于根据其操作紧固件分配设备的电机)。而是，应当理解，本发明的材料穿透方法可类似地如下施加：保持针59固定，并且接着，使用上述摆动线性路径使材料81相对于针59线性位移(例如，通过使用电机驱动的台使材料81移动)。

如呈现的穿透方法避免了驱动针卡在材料或织物中。材料或织物可以由纤维组成，其中多个纤维形成薄棉纸(tissue)。当针仅仅被单次运动推动穿过材料(例如几层棉绒或一包衣物)时，针出现卡在材料的纤维中的趋势，并且因此造成对薄棉纸的损伤。所提出的方法使用针的连续推动和缩回运动，使得穿透的材料层中的薄绵纸的一部分纤维分开和/或松散。通过在其已经渗入之前一定深度的材料层之后，将针缩回并且再次推动，在另外的推动行程期间，针可以更容易地穿透并且甚至更深的穿过已经松散的薄绵纸。

换句话说，所提出的方法允许分别利用薄绵纸的机械特性、弯曲特性，以便将其纤维彼此分开和/或松散，而不对材料或针造成裂纹或任何其他可持续的损伤。材料的机械弯曲特性取决于其纤维或其他存在的薄绵纸组分的物理能力。薄绵纸的物理能力可以通过例如其拉伸强度、撕裂强度和冲击强度，其弹性模量或屈服应力来描述。与现有技术方法相反，所提出的方法通过使用针的连续推动和抽回运动，开发了薄绵纸的物理能力，使得针随着时间的推移将诱导应力的不同水平的应变施加至薄绵纸，从而使得薄绵纸的纤维松散和变形。

Claims (15)

1.一种用紧固件分配针(59)穿透材料(81)的方法，所述材料(81)具有第一表面(83)和相对的第二表面(85)，所述紧固件分配针具有配备尖锐尖端(79)的前端(77)，所述方法包括下述步骤：

(a)使用第一穿透行程(S_F’)，用所述紧固件分配针(59)部分穿透所述材料；

(b)在所述部分穿透步骤之后，使用第一抽回行程(S_R’)，从所述材料部分抽回紧固件分配针；和

(c)在所述部分抽回步骤之后，使用第二穿透行程(S_F”)，用所述紧固件分配针完全地穿透材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一穿透行程(S_F’)从所述材料(81)的第一表面(83)延伸至所述材料中的所述第一表面(83)和第二表面(85)之间的第一位置(91)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一抽回行程(S_R’)从所述材料(81)中的所述第一位置(91)延伸至所述材料中的所述第一表面(83)和所述第一位置(91)之间的第二位置(93)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二穿透行程(S_F”)从所述材料(81)中的所述第二位置(93)延伸超出所述第二表面(85)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括下述步骤：在使用所述第一抽回行程(S_R’)的部分抽回步骤和使用所述第二穿透行程(S_F”)的完全穿透步骤之间，使用第三穿透行程，用所述紧固件分配针(59)部分地穿透所述材料(81)。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括下述步骤：在使用所述第三穿透行程的部分穿透步骤和使用所述第二穿透行程(S_F”)的完全穿透步骤之间，使用第二抽回行程，从所述材料(81)部分抽回所述紧固件分配针(59)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述完全穿透步骤在使用所述第二抽回行程的部分抽回步骤之后立即发生。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第一穿透行程(S_F’)和所述第一抽回行程(S_R’)的每个具有长度，所述第一穿透行程(S_F’)的长度为所述第一抽回行程(S_R’)的长度的大约两倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述第一穿透行程(S_F’)具有大约0.635cm(0.25英寸)的长度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述第一抽回行程具有大约0.305cm(0.12英寸)的长度。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述紧固件分配针(59)在所述第一穿透行程(S_F’)期间，沿着第一线性路径穿透所述材料(81)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述紧固件分配针(59)在所述第一抽回行程(S_R’)期间，沿着所述第一线性路径从所述材料(81)抽回。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中所述紧固件分配针(59)在所述第二穿透行程(S_F”)期间，沿着所述第一线性路径穿透材料(81)。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中在所述完全穿透行程之后，从所述紧固件分配针(59)分配紧固件(18)。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述紧固件分配步骤之后，将所述紧固件(18)分配针(59)从所述材料(81)完全抽回。