DE60021921T2

DE60021921T2 - Verfahren zur herstellung eines gegenstands zur oberflächenbehandlung und gegenstand zur oberflächenbehandlung

Info

Publication number: DE60021921T2
Application number: DE60021921T
Authority: DE
Inventors: M. Sean BATES; L. Stan CONWELL; E. Douglas DEVANEY; A. Darla ELGIN; J. Peter FRITZ; L. Richard FRY; Bruce W. Livermore; James W. Malaske; Bradley S. Mckay; Paul J. Richtman
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: DE60021921D1; EP1296803B1; US6817935B2; JP2004501788A; EP1296803A1; US7182682B2; US20050064056A1; US6609951B1; JP4831919B2; WO2002002278A1; WO2002002278A8; ATE301531T1; US20030207652A1; AU2001220483A1

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung und insbesondere ein Verfahren zum Erfassen des Orts eines Befestigungselements auf einer oberflächenbehandelnden Bahn und danach Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungselement herum, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung bereitzustellen, und einen derartigen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Industrielle Bildverarbeitung und Verfahren zum Einsatz der industriellen Bildverarbeitung sind in der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt US-Patent Nr. 6,005,978 (Garakani) eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine zweidimensionale Suche nach einem Modellbild unter Verwendung von randbasierter und flächenbasierter Übereinstimmung. US-Patent Nr. 5,978,521 (Wallack und Michael) beschreibt verbesserte Verfahren zum Bestimmen einer Kalibrierungsbeziehung unter den Bildgebungsreferenzrahmen von mehreren Kameras, die Bilder eines üblichen beweglichen Objekts erfassen. US-Patent Nr. 6,064,759 (Buckley et al.) lehrt ein automatisches Untersuchungsverfahren und eine Vorrichtung unter Verwendung von industrieller Bildverarbeitung zum Untersuchen eines dreidimensionalen Objekts.
Durch industrielle Bildverarbeitungssysteme ermöglichte adaptive Operationen sind ebenfalls in der Technik bekannt. Beispielsweise stellt US-Patent Nr. 5,777,880 ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zum korrigierenden Führen eines Elements auf einem gewünschten Weg entlang eines Materials. US-Patent Nr. 5,380,978 (Pryor) beschreibt die Verwendung von Festpunkten an dreidimensionalen Objekten zum Zweck des optisch geführten Positionierens. US-Patent Nr. 5,886,319 (Preston et al.) offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen einer Laserschneidevorrichtung entlang eines Wegs auf einem gemusterten Material unter Verwendung von industrieller Bildverarbeitung.
In der Technik sind verschiedene Gegenstände und Verfahren zum Anbringen von Befestigungselementen an Gegenständen bekannt. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 4,551,189 an Peterson ein Reibungsschweißen-Befestigungselementsystem durch Verschmelzen eines thermoplastischen Materialbefestigungselements mit einem Substrat durch Reibungswärme, die induziert wird durch das Aufbringen von rotierenden und axialen Kräften, die auf das Befestigungselement aufgebracht werden. Ein Hohlraum wird innerhalb der Bodenoberfläche des thermoplastischen Basiselements ausgebildet und ein wärmeaktiviertes Klebermaterial mit einer Bindungsaffinität sowohl für das Basismaterial als auch das Substratmaterial wird in den Hohlraum eingefügt, um eine Schicht mit einer Dicke auszubilden, die gleich oder größer ist als die Dicke des Basisglieds. Das Basisglied wird mit ausreichend rotierenden und axialen Kräften rotiert, um zu bewirken, daß die wärmeaktivierte Kleberschicht an dem Substrat haftet.
Die europäische Patentanmeldung 0 937 544 A2 an Smith offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Schleifbehandlungsscheibe, wobei die Scheibe aus einem Schleifmaterial ausgebildet ist, das über Ultraschall an ein Montageelement geschweißt ist.
Das US-Patent Nr. 5,931,729 an Penttila et al. offenbart ein Verfahren zum Rotationsschweißen eines Befestigungselements an einen Gegenstand und einen derartigen Gegenstand. Das Befestigungselement wird an die Rückseite der Oberflächenkonditionierscheibe schmelzgebondet. Der Gegenstand zur Oberflächenbehandlung weist eine Arbeitsfläche auf, die dafür ausgelegt ist, eine Werkstückoberfläche zu behandeln, und eine Rückfläche, wobei die Rückfläche ein Gittergewebe aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gegenstand zur Oberflächenbehandlung eine Oberflächenkonditionierungsschleifscheibe aus Vlies auf. Die Literaturstelle Penttila et al. stellt fest, daß es möglich ist, daß der Gegenstand zur Oberflächenbehandlung eine beschichtete Schleifscheibe, ein Polierkissen, eine Bürste oder ein ähnliches Element zur Oberflächenbehandlung ist.
Die am 18. April 2000 eingereichte eigene US-Patentanmeldung mit der laufenden Nr. 09/551477 lehrt ein Verfahren zum Anbringen eines Befestigungselements an einen Reibgegenstand über Rotationsschweißen und Verwenden einer thermoplastischen Zwischenkleberschicht.
Das US-Patent Nr. 3,561,938 an Block et al. offenbart eine Schleifscheibe und ein Verfahren zum Herstellen einer Schleifscheibe, das das Imprägnieren einer komprimierbaren porösen Trägerfolienmatrix mit mehreren Hohlräume definierenden Segmenten mit einem Bindungsmaterial aufweist, das die Segmente beschichtet, um eine Trägerfolie auszubilden. Die Trägerfolie wird dann neben einem Kern plaziert und die beiden werden erhitzt und gedrückt, um die Trägerfolie zu komprimieren und zu bewirken, daß das Bindungsmaterial fließt, um den Kern an die Trägerfolie zu bonden. Die große Laminierung kann dann geschnitten werden, um eine Anzahl der Schleifscheiben auszubilden.
Oberflächenkonditionierscheiben, die einen über einen Kleber an die Rückseite der Scheibe gebondeten Gewindeknopf aufweisen, sind im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, USA als Roloc^TM-Oberflächenkonditionierscheiben erhältlich. Die Oberflächenkonditionierscheiben weisen ein Schleifelement und ein durch eine Schicht aus wärmehärtbarem Kleber an dem Schleifelement angebrachtes Befestigungselement auf. Das Befestigungselement weist eine Basis und einen Gewindeabschnitt zum Anbringen an einem geeigneten Unterlagekissen auf. Diese Oberflächenkonditionierscheiben werden montiert, indem zuerst das Befestigungselement in eine erhitzte Halterung (in der Regel 200–260°C) geladen wird, und zwar derart, daß der Gewindeabschnitt des Befestigungselements durch die erhitzte Halterung gehalten wird und die Basis exponiert ist. Die erhitzte Halterung erhitzt das Befestigungselement. Als nächstes wird eine Schicht aus wärmehärtbarem Kleber, in der Regel durch Sprühen, auf die Befestigungselementbasis aufgebracht. Nach dem Sprühen des wärmehärtbaren Klebers wird ein kreisförmiges oder scheibenförmiges Schleifelement relativ zu dem von der erhitzten Halterung gehaltenen Befestigungselement zentriert und macht dann Kontakt mit der Schicht aus wärmehärtbarem Kleber auf dem Befestigungselement. Das Schleifelement und das Befestigungselement werden in einer Druckkraft gehalten, bis die Schicht aus wärmehärtbarem Kleber gehärtet ist. Dann wird die Oberflächenkonditionierscheibe aus der erhitzten Halterung entfernt.
Mit einem Gewinde versehene Befestigungselemente für Gegenstände zur Oberflächenbehandlung werden in dem US-Patent Nr. 3,562,968, "Surface Treating Tool", Johnson et al., gelehrt.
Bekannterweise werden beschichtete Schleifbahnen mit Lasern geschnitten, um beschichtete Schleifscheiben auszubilden.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung bereit. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Bereitstellen einer oberflächenbehandelnden Bahn mit einem daran angebrachten Verbindungselement; b) Erfassen der Position des Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn und c) Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungselement herum, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung bereitzustellen, der das Befestigungselement umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens weist Schritt b) ferner das Erfassen der Position der Mitte des Befestigungselements auf und Schritt c) weist das Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um die Mitte des Befestigungselements herum zum Bereitstellen eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung auf, der das Befestigungsmittel daran zentriert umfasst. Bei einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform weist Schritt c) ferner das Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungselement in Form einer Scheibe auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens wird Schritt b) unter Verwendung von industrieller Bildverarbeitung ausgeführt. Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält das Befestigungselement einen Bezug und Schritt b) weist ferner die Verwendung der industriellen Bildverarbeitung zum Bestimmen der Position des Bezugs auf, um dadurch die Position des Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn zu bestimmen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens weist Schritt c) ferner das Laserschneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungselement herum auf, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit dem Befestigungselement daran bereitzustellen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens weist das Verfahren ferner folgendes auf: d) Vorbewegen der Bahn, um ein an der oberflächenbehandelnden Bahn angebrachtes zweites Verbindungselement in ein erwünschtes Gebiet zu bringen; und e) Wiederholen der Schritte b) und c) hinsichtlich des zweiten Befestigungselements, um einen zweiten Gegenstand zur Oberflächenbehandlung bereitzu stellen. Bei einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform ist das Verfahren ein kontinuierliches Verfahren, bei dem mehrere Befestigungselemente sequentiell in das gewünschte Gebiet gebracht werden, und die Schritte b) und c) werden dann bezüglich jedes der mehreren Befestigungselemente wiederholt.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens weist Schritt c) ferner das teilweise Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungsmittel herum auf, um einen teilweise geschnittenen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit dem Befestigungselement daran bereitzustellen, und nachfolgendes Trennen des Gegenstands zur Oberflächenbehandlung von der oberflächenbehandelnden Bahn. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Verfahrens weist das Verfahren ferner den Schritt des Anbringens des Befestigungselements an die oberflächenbehandelnde Bahn vor Schritt a) auf. Bei einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform weist der Schritt des Anbringens des Befestigungselements an die oberflächenbehandelnde Bahn Rotationsschweißen auf. Bei noch einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform weist das Befestigungselement ein thermoplastisches Material auf. Bei noch einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform weist der Schritt des Anbringens des Befestigungselements an die oberflächenbehandelnde Bahn das Plazieren einer thermoplastischen Kleberschicht zwischen dem Befestigungselement und der oberflächenbehandelnden Bahn vor dem Rotationsschweißen auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen verfahrens Weist die oberflächenbehandelnde Bahn eine beschichtete Schleifbahn auf.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung bereit. Der Gegenstand zur Oberflächenbehandlung weist auf: a) ein oberflächenbehandelndes Element und b) ein Befestigungselement auf dem oberflächenbehandelnden Element einschließlich eines Antriebselements, wobei das Antriebselement ein distales Ende umfasst, wobei das distale Ende einen darauf angeordneten Bezug umfasst.
Der Bezug umfasst eine erste reflektierende Oberfläche, eine nichtreflektierende Oberfläche und eine zweite reflektierende Oberfläche. Die nichtreflektierende Oberfläche befindet sich unter einem Winkel relativ zu der ersten reflektierenden Oberfläche und der zweiten reflektierenden Oberfläche. Bei einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform sind die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche parallel.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Gegenstands zur Oberflächenbehandlung umfasst das oberflächenbehandelnde Element ein Schleifelement und wobei das Schleifelement eine Arbeitsfläche und eine der Arbeitsfläche gegenüberliegende Rückfläche umfasst. Bei einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform weist die Arbeitsfläche ein beschichtetes Schleifmaterial auf. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des obigen Gegenstands zur Oberflächenbehandlung weist die Arbeitsfläche eine Vliesoberfläche auf.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit zum Herstellen mehrerer Gegenstände zur Oberflächenbehandlung. Die Vorrichtung weist folgendes auf: a) ein Rotationsschweißgerät zum Anbringen von mehreren Befestigungselementen an einer oberflächenbehandelnden Bahn, wobei sich jedes der mehreren Befestigungselemente an einer vorbestimmten Position befindet, wodurch ein Array von Befestigungselementen ausgebildet wird, und wobei die mehreren Befestigungselemente ein erstes Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement umfassen; b) ein industrielles Bildverarbeitungssystem zum Bestimmen einer Position des ersten Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn und Bestimmen einer Position des zweiten Befestigungselements relativ zu der Position des ersten Befestigungselements und c) einen Laser zum Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um jedes Befestigungselement herum, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit einem Befestigungselement daran bereitzustellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der obigen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner: d) einen Bahnträger zum Vorbewegen der oberflächenbehandelnden Bahn.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, bei denen in den verschiedenen Ansichten eine gleiche Struktur mit gleichen Zahlen bezeichnet ist, näher erläutert. Es zeigen:
1 eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht des Gegenstands zur Oberflächenbehandlung von 1;
3 eine Draufsicht auf den Gegenstand zur Oberflächenbehandlung von 1;
4 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 eine Seitenansicht einer bevorzugten Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
6 eine isometrische Ansicht der Befestigungselementladestation der Vorrichtung von 5 vor dem Laden der Befestigungselemente in die Rotationsschweißstation;
7 eine teilweise schematische Seitenansicht der Platte, die die Befestigungselemente in die Reihen von Rotationsschweißgeräten lädt;
8 eine isometrische Ansicht eines individuellen Rotationsschweißgeräts in der Vorrichtung von 5, was das auf die oberflächenbehandelnde Bahn rotationsgeschweißte Befestigungselement zeigt;
9 eine isometrische Ansicht der Austrittsseite der Rotationsschweißstation der Vorrichtung von 5 vor dem Eintritt in die Station zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden;
10 ein digital aufgezeichnetes Bild, das eine Draufsicht auf das Befestigungselement von 1 auf der oberflächenbehandelnden Bahn unter Verwendung industrieller Bildverarbeitung zeigt;
11 eine isometrische Ansicht der Station zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden der Vorrichtung von 5;
12 eine isometrische Ansicht der Trennstation der Vorrichtung von 5 und
13 eine auseinandergezogene Ansicht der Trennstation von 12.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Gegenstands 10 zur Oberflächenbehandlung der vorliegenden Erfindung ist in den 1–3 dargestellt. 1 ist eine isometrische Ansicht des Gegenstands 10 zur Oberflächenbehandlung. 2 ist eine Seitenansicht des Gegenstands 2 zur Oberflächenbehandlung. 3 ist eine Draufsicht auf den Gegenstand 10 zur Oberflächenbehandlung.
Der Gegenstand 10 zur Oberflächenbehandlung umfasst ein oberflächenbehandelndes Element 40 und ein Befestigungselement 12. Die relative Größe des oberflächenbehandelnden Elements 40 zum Befestigungselement 12 kann von dem verschieden sein, was in den 1–3 dargestellt ist.
Das oberflächenbehandelnde Element 40 umfasst eine Arbeitsfläche 42 und eine der Arbeitsfläche 42 gegenüberliegende Rückfläche 44. Das oberflächenbehandelnde Element 40 enthält auch eine Umfangs fläche 46, die sich zwischen der Arbeitsfläche 42 und der Rückfläche 44 erstreckt. Wie dargestellt, ist das Befestigungselement 12 an der Rückfläche 44 des oberflächenbehandelnden Elements 40 befestigt. Alternativ kann das Befestigungselement 12 an der Arbeitsfläche 42 des oberflächenbehandelnden Elements 40 befestigt sein.
Das oberflächenbehandelnde Element 40 ist in Gestalt eines Kreises dargestellt. Das oberflächenbehandelnde Element 40 kann jedoch jede beliebige Gestalt aufweisen. Bevorzugt ist der Gegenstand 40 zur Oberflächenbehandlung eine Scheibe, was bedeutet, daß er in der Lage ist, sich um ein Antriebselement zu drehen.
In der dargestellten Ausführungsform ist das oberflächenbehandelnde Element 40 ein beschichtetes Schleifelement 40. Die Rückfläche 44 umfasst einen Träger. Ein bevorzugter Träger ist einer, der dick genug, steif genug und robust genug ist, um den Rotationsschweißprozeß auszuhalten. Beispielsweise umfassen geeignete Träger ein harzimprägniertes Tuch, ein polymerlaminiertes Tuch oder ein polymerimprägniertes Papier. Beschichtete Schleifelemente und ihr Herstellungsverfahren sind dem Fachmann bekannt. Ein Beispiel für ein beschichtetes Schleifelement 40 ist in US-Patent Nr. 5,766,277 „Coated Abrasive Article and Method of Making the Same", DeVoe et al. dargestellt. Alternativ könnte das oberflächenbehandelnde Element 40 ein Schleifvlieselement 40 sein. Ein Schleifvlieselement 40 umfasst Fasern, die über eine Nadelfilzmaschine zu einem Gittergewebe ausgebildet worden sind. Ein bevorzugtes Schleifvlieselement wird in US-Patent Nr. 3,688,453, „Abrasive Articles", Legacy et al. beschrieben.
Das Befestigungselement 12 umfasst eine allgemein planare Basis 15 und ein Antriebselement 17. Die planare Basis 15 umfasst eine allgemein planare Fläche 14 und eine zweite Fläche 16 gegenüber von der planaren Fläche 14. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die planare Fläche 14 des Befestigungselements 12 einen Durchmesser von etwa 3 cm (1,2 Inch) auf, wenngleich größere und kleinere Befestigungselemente innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen. Wie in 2 dargestellt verjüngt sich die zweite Fläche 16 geringfügig, so daß sie am Außenrand des Befestigungselements 12 dünner ist. Von der Mitte der zweiten Fläche 16 aus erstreckt sich ein Antriebselement 17. Ein bevorzugtes Befestigungselement 12 ist in US-Patent Nr. 3,562,968 „Surface Treating Tool", Johnson et al., offenbart. Das Antriebselement 17 ist konfiguriert zum Anbringen des Gegenstands 10 zur Oberflächenbehandlung an einem gewünschten Elektrowerkzeug. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Antriebselement 17 eine Stiftschraube, die zu einem entsprechenden nicht dargestellten Unterlagekissen mit Negativgewinde paßt. Ein geeignetes Unterlagekissen ist im Handel von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, USA, als Roloc^TM-Scheibenkissen erhältlich.
Auf dem Befestigungselement 12 befindet sich ein Bezug 18. Besonders bevorzugt befindet sich ein Bezug 18 am distalen Ende des Antriebselements 17 an der distalen Endfläche 19. „Bezug" wird hier einschließlich der Ansprüche dazu verwendet, jede Linie, Markierung oder Form zu beschreiben, die als Referenzstandard zum Erfassen eines Orts verwendet wird. Beispielsweise wird der Bezug 18 dazu verwendet, den Ort des Befestigungselements 12 auf einer oberflächenbehandelnden Bahn zu erfassen, was unten ausführlicher beschrieben wird.
Der Bezug 18 enthält eine erste reflektierende Oberfläche 20 und eine nichtreflektierende Oberfläche 24. Besonders bevorzugt sind die erste reflektierende Oberfläche 20 und die nichtreflektierende Oberfläche 24 konzentrisch. Ganz besonders bevorzugt liegt die erste reflektierende Oberfläche 20 in Form eines Kreises und die nichtreflektierende Oberfläche 24 in Form eines die erste reflektierende Oberfläche 20 umgebenden Rings vor. Die nichtreflektierende Oberfläche ist unter einem Winkel α gemessen relativ zur ersten reflektierenden Oberfläche 20. Bevorzugt liegt α zwischen 20° und 70°. Besonders bevorzugt liegt α zwischen 30° und 60°. Ganz besonders bevorzugt beträgt α 45°. Die distale Endoberfläche 19 des Antriebselements 17 enthält eine zweite reflektierende Oberfläche 22. Bevorzugt sind die erste reflektierende Oberfläche 20 und die zweite reflektierende Oberfläche 22 parallel zueinander. Wie in 3 dargestellt liegt die nichtreflektierende Oberfläche 24 zwischen der ersten reflektierenden Oberfläche 20 und der zweiten reflektierenden Oberfläche 22. Bevorzugt sind die nichtreflektierende Oberfläche 24 und die zweite reflektierende Oberfläche 22 konzentrisch. Besonders bevorzugt hat die zweite reflektierende Oberfläche 22 die Form eines die nichtreflektierende Oberfläche 24 umgebenden Rings.
Bevorzugt besteht das Befestigungselement 12 aus thermoplastischem Material. Beispiele für geeignete thermoplastische Materialien umfassen Nylon und Polyamide. Alternativ kann das Befestigungselement 12 aus einem Metall hergestellt sein. Ein geeignetes Metall ist Stahl.
Bevorzugt wird das Befestigungselement 12 direkt auf das oberflächenbehandelnde Element 40 rotationsgeschweißt. Verfahren zum Rotationsschweißen sind in der Technik bekannt. Allgemein umfasst das Rotationsschweißen das Plazieren des Befestigungselements 12 und des oberflächenbehandelnden Elements 40 in Kontakt miteinander und dann Drehen des Befestigungselements 12 und des oberflächenbehandelnden Elements 40 relativ zueinander, um das Material des Befestigungselements 12 zu erweichen, um zwischen dem Befestigungselement 12 und dem oberflächenbehandelnden Element 40 eine Schmelzverbindung auszubilden. Beispielsweise wird ein Verfahren des Rotationsschweißens eines Befestigungselements an einem Gegenstand zur Oberflächenbehandlung in dem US-Patent Nr. 5,931,729 an Penttila et al. offenbart. Das bevorzugte Rotationsschweißverfahren für das Befestigungselement 12 und das oberflächenbehandelnde Element 40 wird unten beschrieben.
Ein weiteres geeignetes Verfahren zum Anbringen des Befestigungselements 12 an dem oberflächenbehandelnden Element 40 wird in der am 18. April 2000 eingereichten US-Patentanmeldung mit der laufenden Nr. 09/551477 (Fritz et al.) offenbart. Diese Patentanmeldung offenbart allgemein ein Verfahren zum Anbringen eines Befestigungselements an einem oberflächenbehandelnden Element, indem zuerst eine Schicht aus Kleber zwischen dem Befestigungselement und dem oberflächenbehandelnden Element plaziert wird. Dann werden das Befestigungselement und das oberflächenbehandelnde Element mit der Schicht aus Kleber zwischen ihnen aneinander rotationsgeschweißt, um die Schicht aus Kleber aufzuweichen. Nach dem Kühlen bildet die Schicht aus Kleber eine Bindung zwischen dem Befestigungselement und dem oberflächenbehandelnden Element 40. Bevorzugt ist der Kleber ein thermoplastischer Kleber.
Ein weiteres geeignetes Verfahren zum Anbringen des Befestigungselements 12 an dem oberflächenbehandelnden Element ist über den Einsatz einer Schicht aus wärmehärtbarem Kleber zwischen dem Befestigungselement 12 und dem oberflächenbehandelnden Element 40, der durch Hitze gehärtet wird. Das Verfahren zum Anbringen des Befestigungselements 12 an dem oberflächenbehandelnden Element 40 ist jedoch nicht kritisch und das Befestigungselement 12 kann auf jede dem Fachmann bekannte Weise an dem oberflächenbehandelnden Element 40 angebracht werden.
4 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 50 und eines Verfahrens zum Herstellen eines Gegenstands 10 zur Oberflächenbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 50 enthält eine Abwickelbaugruppe 52, eine Befestigungselementladestation 60, eine Rotationsschweißstation 70, eine Station 80 für industrielle Bildverarbeitung und zum Schneiden, eine Trennstation 90 und eine Aufwickelbaugruppe 88. Die oberflächenbehandelnde Bahn 30 wird intermittierend durch die Vorrichtung 50 bewegt, während sie sich durch jede Station vorbewegt. Bevorzugt ist die Zeit, die ein Abschnitt der Bahn 30 an jeder Station verbringt, etwa gleich, um eine glatte und gleichmäßige Vorbewegung der Bahn 30 durch die Vorrichtung 50 zu gestatten.
Wie in 4 dargestellt, wird eine Länge einer oberflächenbehandelnden Bahn 30 anfänglich in einer Abwickelbaugruppe 52 auf einer oberflächenbehandelnden Bahnrolle 54 in Rollenform bereitgestellt. Bevorzugt enthält die Rolle 54 eine Bremse. Die Bremse ist eingestellt, um zu verhindern, daß sich die Rolle 54 frei dreht, sondern stattdessen mit einem geringen Ausmaß an Widerstand dreht. Die Bahn 30 bewegt sich von der Rolle 54 zu einer Baugruppe vor, die durch eine obere Rolle 56 und eine untere Rolle 57 gebildet wird. Die Bahn 30 bewegt sich dann zu der Befestigungselementladestation 60 der Vorrichtung 50 vor. Eine Platte 62 befindet sich über der Bahn 30. Die Befestigungselemente 12 werden an vorbestimmten Stellen auf die Platte 62 geladen, um zwei Reihen von Befestigungselementen 12 zu bilden. Die Platte 62 enthält ein nicht gezeigtes Vakuum und Vakuumlöcher 63, die die Befestigungselemente an ihren vorbestimmten Stellen halten, während sie in der Rotationsschweißstation 70 zu den Rotationsschweißgeräten 74 übertragen werden. Die relativen Stellen der Befestigungselemente 12 auf der Platte 62 sind so angeordnet, daß sie mit den Stellen der beiden Reihen von Rotationsschweißgeräten 74 in der Rotationsschweißstation 70 koordiniert sind. Die Platte 62 liefert die beiden Reihen von Befestigungselementen 12 an die Rotationsschweißstation 70 der Vorrichtung. Während die Platte 62 die Befestigungselemente 12 an die Rotationsschweißstation 70 liefert, bewegt sich die Bahn 30 vorwärts, um einen Bereich für das Rotationsschweißen der Befestigungselemente 12 bereitzustellen, und stoppt dann unter der Rotationsschweißstation 70. Die Befestigungselemente 12 werden in Spannfutter 76 an den unteren Enden der Rotationsschweißgeräte 74 angehoben, und die Platte 62 zieht sich in ihre ursprüngliche Position zurück, um mehr Befestigungselemente 12 zu empfangen. Eine Tafel 75 befindet sich unter der Bahn 30 gegenüber von den Rotationsschweißgeräten 74. Die Tafel 75 bewegt sich vertikal nach oben, um die Bahn 30 unmittelbar vor dem Zeitpunkt zu unterstützen, wenn die Rotationsschweißgeräte 74 die Befestigungselemente 12 an der Bahn 30 anbringen. Die Rotationsschweißgeräte 74 rotationsschweißen die Befestigungselemente 12 auf die oberflächenbehandelnde Bahn 30. Die Bahn ist stationär, während die Befestigungselemente 12 auf die Bahn rotationsgeschweißt werden. Danach bewegt sich die Tafel 75 von der Bahn 30 weg vertikal nach unten.
Nach dem Rotationsschweißen der Befestigungselemente 12 bewegt sich die Bahn vorwärts zur Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schweißen der Vorrichtung 50. Die Bahn 30 kommt zu einem Stopp, um unter der Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden stationär zu bleiben. Das System 82 zur industriellen Bildverarbeitung erfasst die Position der Befestigungselemente 12 auf der Bahn 30, die an der vorausgegangenen Station auf die Bahn rotationsgeschweißt wurden. Als nächstes schneidet der Laser 84 die Bahn teilweise um jedes der Befestigungselemente 12 herum, um teilweise geschnittene Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung auszubilden. Die Bahn 30 startet dann wieder und bewegt sich von der Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden vor zur Trennstation 90 der Vorrichtung 50. Die Hohlzylin der 94 der oberen Rammenbaugruppe 91 trennen die teilweise geschnittenen Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung mechanisch von der Bahn 30. Die getrennten Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung fallen in den Aufnahmebehälter 86. Die Bahn bewegt sich von der Trennstation 90 zu der zwischen der oberen und der unteren Bahnrolle 68, 69 ausgebildeten Spaltbaugruppe. Schließlich bewegt sich dann die verbleibende Bahn von der zwischen der oberen und unteren Bahnrolle 68, 69 ausgebildeten Spaltbaugruppe zu der Aufwickelbaugruppe 88, wo die verbleibende Bahn 30 um die oberflächenbehandelnde Bahnrolle 102 gewickelt wird. Bevorzugt enthält die Rolle 102 einen Motor zum Wickeln der Bahn um die Rolle.
Bevorzugt ist die oberflächenbehandelnde Bahn 30 eine Schleifbahn. Besonders bevorzugt kann die Schleifbahn entweder eine beschichtete Schleifbahn oder eine Schleifvliesbahn sein. Bevorzugt ist die Bahn 30 zwischen 2 und 60 Inch breit. Besonders bevorzugt ist die Bahn 30 zwischen 15 und 36 Inch breit. Die Bahnbreite könnte jedoch je nach der Anzahl und Größe der an der Bahn 30 angebrachten Befestigungselemente 12 und der Größe des fertiggestellten Gegenstands 10 zur Oberflächenbehandlung variieren.
Bevorzugt bewegen sich Abschnitte der Bahn 30 intermittierend mit etwa der gleichen Geschwindigkeit zwischen den individuellen Stationen. Bevorzugt beträgt die mittlere Geschwindigkeit der Bahn 30 zwischen 5 und 150 Inch/Minute durch die Vorrichtung 50 und besonders bevorzugt zwischen 25 und 75 Inch/Minute durch die Vorrichtung 50. Die mittlere Geschwindigkeit wird berechnet unter Berücksichtigung der Bahnbeschleunigung von einer stationären Position bei einer Station und der Verlangsamung der Bahn zu einer stationären Position an einer benachbarten Station.
5 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung 50. Die Abwickelbaugruppe 52 und die Aufwickelbaugruppe 88 sind nicht dargestellt. Die Vorrichtung 50 enthält die Befestigungselementladestation 60, die Rotationsschweißstation 70, die Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden und die Trennstation 90. Die 6–13 veranschaulichen jede dieser Stationen der Vorrichtung 50 ausführlicher.
Wie in 5 zu sehen, erstreckt sich ein Rahmen 51 zwischen der Befestigungselementladestation 60 und der Trennstation 90. Die obere Bahnrolle 56 und die untere Bahnrolle 57 sind an einem Ende des Rahmens 51 montiert. Die obere Bahnrolle 68 und die untere Bahnrolle 69 sind an dem gegenüberliegenden Ende des Rahmens 51 montiert. Zwei obere Riemen 58 sind um gegenüberliegende Enden der oberen Rolle 56 und der oberen Rolle 68 geschlungen. Zwei untere Riemen 59 sind um gegenüberliegende Enden der unteren Rolle 57 und der unteren Rolle 69 geschlungen. Die oberen Bahnrollen 56, die unteren Bahnrollen 57, die oberen Riemen 58 und die unteren Riemen 59 bilden einen Bahnträger zum Bewegen der Bahn 30 durch die Vorrichtung 50. Während die oberen Rollen 56, 68 und die unteren Rollen 57, 69 gedreht werden, bewegen die unteren und oberen Riemen 58, 59 die Bahn 30 durch die Befestigungselementladestation 60, die Rotationsschweißstation 70, die Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden und die Trennstation 90 der Vorrichtung 50 voran. Bevorzugt sind die oberen und unteren Riemen 58, 59 in Kontakt mit den gegenüberliegenden Enden der Bahn 30. Jedoch liegen viele Anordnungen zum Bewegen der Bahn 30 durch die Vorrichtung 50 innerhalb der Erfindung. Beispielsweise kann der Bahnträger eine Antriebswelle 68 umfassen, die von einem Motor, den oberen und unteren Rollen 56, 57, die beide freilaufen, und den oberen und unteren Riemen 58, 59 angetrieben wird. Die Antriebswelle 68 kann mit einer unteren Rolle 69 verbunden sein und sowohl die Antriebswelle 68 als auch die untere Rolle 69 treiben die Riemen 58, 59 an, um die Bahn 30 in Pfeilrichtung durch die Vorrichtung 50 zu bewegen.
In der Rotationsschweißstation 70 hält ein Rotationsschweißgeräteständer 72 mehrere Rotationsschweißgeräte 74 direkt über der sich bewegenden Bahn 30. In der Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden hält der Ständer 83 das System 82 zur industriellen Bildverarbeitung und das Laserschneidsystem 84 direkt über der sich bewegenden Bahn 30. In der Trennstation 90 hält der Ständer 110 die Trennvorrichtung 99. Die Trennvorrichtung 99 enthält eine obere Rammenbaugruppe 91 und eine Bahnunterlagenbaugruppe 92. Die obere Rammenbaugruppe 91 ist über der sich bewegenden Bahn 30 positioniert. Die Bahnunterlagenbaugruppe 92 liegt unter der sich bewegenden Bahn 30 gegenüber von der oberen Rammenbaugruppe 91.
6 veranschaulicht die Befestigungselementladestation 60 und die Rotationsschweißstation 70 ausführlicher. Die Bahn 30 bewegt sich durch eine zwischen den oberen und unteren Rollen 56, 57 ausgebildete Baugruppe hindurch voran. Die oberen beiden Riemen 58 drehen sich um die Enden der oberen Bahnrolle 56. Zwei untere Riemen 59 drehen sich um die Enden der unteren Bahnrolle 57. Während die Riemen 58, 59 von den oberen und unteren Rollen 56, 57 gedreht werden, bewegt sich die Bahn 30 durch die Vorrichtung 50 voran.
In der Befestigungselementladestation 60 werden die Befestigungselemente 12 an vorbestimmten Stellen auf die Platte 62 geladen. Ein nicht gezeigtes Vakuum hält die Befestigungselemente 12 an ihren jeweiligen Stellen. Bevorzugt sind die Befestigungselemente relativ zueinander so angeordnet, daß sie mit der Stelle der Spannfutter 76 in den im Ständer 72 angeordneten Rotationsschweißgeräten 74 koordiniert sind. Bevorzugt sind die Befestigungselemente in einem ersten Array 120 und einem zweiten Array 122 angeordnet (wie in den 9 und 11 gezeigt). Besonders bevorzugt ist jedes Array 120, 122 eine Reihe von Befestigungselementen, wobei jede Reihe von der anderen versetzt ist. Jede Reihe ist mit fünf Befestigungselementen dargestellt. Je nach der Anzahl der Rotationsschweißgeräte 74 im Ständer 72 können mehr oder weniger Befestigungselemente verwendet werden.
Wie dargestellt kann der Ständer 72 bis insgesamt dreizehn Rotationsschweißgeräte 74 halten. Je nach der Größe der fertiggestellten Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung und der Breite der Bahn 30 können mehr oder weniger Rotationsschweißgeräte 74 verwendet werden. Die erste Reihe von Rotationsschweißgeräten 74, der Befestigungselementladestation 60 am nächsten gelegen, kann bis zu sechs Rotationsschweißgeräte enthalten. Aus Gründen der Klarheit der Zeichnung jedoch sind nur zwei Rotationsschweißgeräte 74 dargestellt. Die zweite Reihe von Rotationsschweißgeräten 74, gegenüber der ersten Reihe gelegen, kann bis zu sieben Rotationsschweißgeräte 74 enthalten. Aus Gründen der Klarheit jedoch sind nur zwei der sieben Rotationsschweißgeräte 74 gezeigt. Die zweite Reihe von Rotationsschweißgeräten ist in 9 deutlicher zu sehen. Der Ständer 72 umfasst eine vertikale stationäre Stange 78, die sich sowohl vor als auch hinter jedem Rotationsschweißgerät 74 befindet. Aus Gründen der Klarheit in der Zeichnung jedoch sind einige der Stangen 78 entfernt worden. Während sich die Rotationsschweißgeräte 74 vertikal bewegen, um ein Befestigungselement 12 auf die Bahn 30 rotationszuschweißen, gleitet das Rotationsschweißgerät 74 an den stationären Stangen 78 nach oben und unten. Horizontale Stützstangen 79 stützen die Enden der stationären Stangen 78 innerhalb des Ständers 72.
7 ist eine schematische Darstellung, wie die Platte 62 die Befestigungselemente 12 in die Rotations schweißgeräte 74 lädt. Die Spannfutter 76 der Rotationsschweißgeräte 74 sind im Querschnitt dargestellt, um die Greifarme 77 innerhalb der Spannfutter 76 zu zeigen. In Position A werden die Befestigungselemente 12 in ihren vorbestimmten Positionen auf die Platte 62 geladen. Die vorbestimmten Positionen sind im allgemeinen mit den relativen Stellen der Spannfutter 76 der Rotationsschweißgeräte 74 koordiniert. Nach dem Laden der Befestigungselemente 12 wird das nicht gezeigte Vakuum eingeschaltet, um die Befestigungselemente 12 durch Vakuumlöcher 63 in ihren jeweiligen Positionen zu halten. Die Platte bewegt sich dann zu Position B, die direkt unter den Rotationsschweißgeräten 74 liegt. Die Befestigungselemente 12 befinden sich nun direkt unter den Spannfuttern 76 der Rotationsschweißgeräte 74 in Position. Als nächstes bewegt sich die Platte in Position C, in der die Antriebselemente 17 des Befestigungselements 12 direkt in die Greifarme 77 des Spannfutters 76 eingesetzt werden. Das Vakuum wird dann abgeschaltet, um die Befestigungselemente 12 freizugeben. Die Greifarme 77 sind bevorzugt federbeaufschlagt, um die Antriebselemente 17 zu ergreifen, wenn sich die Platte 62 zurück in die Position A bewegt, um mehr Befestigungselemente 12 zu empfangen. Mechanismen zum Bewegen der Platte 62 wie hier beschrieben sind dem Fachmann wohlbekannt.
8 veranschaulicht eines der Rotationsschweißgeräte 74 im Ständer 72 (in 6 gezeigt), das ein Befestigungselement 12 auf die Bahn 30 rotationsschweißt. Das Rotationsschweißgerät 74 enthält einen Drehmotor 150 und einen Vertikalantriebsmechanismus 152. Der Antriebsmechanismus 152 ist an einer Stützstange 79 angebracht (nicht gezeigt). Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsmechanismus 152 ein Luftzylinder. Zwei stationäre Stangen 78 erstrecken sich von der Stützstange 79 auf beiden Seiten des Rotationsschweißgeräts 74. Der Motor 150 ist über einen gleitbaren Rahmen 140 an die stationären Stangen 78 montiert, damit der gleitbare Rahmen 140 und der Motor 150 vertikal von dem Stab 154 angetrieben werden können, der sich von dem Luftzylinder 152 aus erstreckt. Vom Motor 150 aus erstreckt sich eine erste Welle 157. Die erste Welle ist über eine Kupplung 158 an eine zweite Welle 160 gekoppelt. An dem distalen Ende der zweiten Welle 160 ist ein Spannfutter 76 zum Halten des Befestigungselements 12 montiert. Es ist somit zu sehen, daß der Motor 150 schnell die erste Welle 157, die zweite Welle 160 und das Spannfutter 76 dreht; und daß alle diese Komponenten zusammen mit dem gleitbaren Rahmen 140 als Reaktion auf das Betätigen des Antriebsmechanismus 152 zusammen angehoben und abgesenkt werden.
Das Spannfutter 76 kann eine beliebige geeignete Halterung sein, die das Befestigungselement 12 während der Rotationsschweißoperation hält. Das Spannfutter 76 muß das Befestigungselement 12 sicher genug greifen, um einen Schlupf des Befestigungselements 12 innerhalb des Spannfutters 76 zu vermeiden, wenn das Befestigungselement schnell gegen die oberflächenbehandelnde Bahn 30 gedreht wird. Das Spannfutter 76 sollte auch für eine leichte Freigabe des Befestigungselements 12 nach dem Rotationsschweißprozeß sorgen. Das Spannfutter 76 kann somit bewegliche Elemente zum Greifen und Freigeben des Befestigungselements 12 umfassen, wie in der Technik wohlbekannt ist.
Die Vorwärtsbewegung der Bahn 30 stoppt unter den Rotationsschweißgeräten 74 durch die oberen und unteren Riemen 58, 59. Die unter der Bahn 30 liegende Platte 75 (in 4 dargestellt) steigt an, um die Bahn 30 gegenüber den Rotationsschweißgeräten 74 zu stützen. Während die Bahn 30 unter den Rotationsschweißgeräten 74 stationär gehalten wird, rotationsschweißen die Rotationsschweißgeräte 74 die Befestigungselemente 12 an die Bahn 30. Nachdem die Befestigungselemente 12 an der Bahn 30 angebracht worden sind, senkt sich die Platte 75 ab, damit sich die Bahn 30 zu der Station zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden bewegen kann.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Rotationsschweißen des Befestigungselements 12 an der oberflächenbehandelnden Bahn 30 ist wie folgt. Im allgemeinen umfasst das Rotationsschweißverfahren die Schritte: stationäres Halten der oberflächenbehandelnden Bahn 30, Montieren des Befestigungselements 12 in einem Spannfutter 76 zum Antreiben durch das Rotationsschweißgerät 74, Beschleunigen des Spannfutters 76 und des Befestigungselements 12 auf die gewünschte Drehzahl, Aktivieren des Antriebsmechanismus 152, um die planare Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 in Kontakt mit der oberflächenbehandelnden Bahn 30 zu bewegen, Ausüben ausreichender Kraft zwischen dem Befestigungselement 12 und der oberflächenbehandelnden Bahn 30, während sich das Befestigungselement schnell dreht, um eine Reibungstemperatur zu erreichen, die erforderlich ist, um die planare Oberfläche 14 aufzuweichen, Gestatten, daß das Spannfutter 76 und das Befestigungselement 12 die Rotation stoppen, Aufrechterhalten der Kraft zwischen dem Befestigungselement 12 und der oberflächenbehandelnden Bahn 30, während sich die planare Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 ausreichend abkühlt, um zwischen dem Befestigungselement 12 und der oberflächenbehandelnden Bahn 30 eine Bindung auszubilden, und Freigeben des Befestigungselements 12 aus dem Spannfutter 76. Die oberflächenbehandelnde Bahn 30 wird mechanisch zwischen den oberen und unteren Riemen 58, 59 (nicht gezeigt) stationär gehalten, um die Bahn 30 während des Rotationsschweißprozesses stationär zu halten. Wahlweise kann zwischen der planaren Oberfläche 14 des Befestigungselements 12 und der oberflächenbehandelnden Bahn 30 ein Kleber plaziert werden, bevor sie aneinander rotationsgeschweißt werden, um zwischen dem Befestigungselement 12 und der oberflächenbehandelnden Bahn 30 eine Klebebindung auszubilden.
Die folgenden Parameter werden bevorzugt, wenn ein Nylonbefestigungselement 12 auf eine beschichtete Schleifbahn mit einem Träger, der ein harzimprägniertes Tuch oder ein Tuch mit Polymerrückseite aufweist, rotationsgeschweißt wird. Folgendes sind die Parameter, von denen herausgefunden wurde, daß sie die Festigkeit der Schmelzbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und der oberflächenbehandelnden Bahn 30 beeinflussen. Die Kraft, die das Spannfutter 76 auf das System ausübt, beträgt bevorzugt zwischen etwa 250 und 1100 lb., besonders bevorzugt zwischen etwa 300 und 700 lb. und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 350 und 500 lb. Die Drehzahl des Motors 150 liegt bevorzugt zwischen etwa 500 und 8000 UpM, besonders bevorzugt zwischen 2000 und 6000 UpM und ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 2500 und 4500 UpM. Die Schnelldrehzeit liegt bevorzugt zwischen etwa 0,05 Sekunden und 0,6 Sekunden. Besonders bevorzugt liegt die Schnelldrehzeit zwischen etwa 0,2 Sekunden und 0,45 Sekunden. Die Schnelldrehzeit ist ein Maß dafür, wie lange der Drehmotor 150 ab dem Zeitpunkt, wo das Spannfutter 76 vertikal innerhalb etwa 0,125 Inch oder weniger von der Bahn 30 positioniert ist (im wesentlichen zum Zeitpunkt des Kontakts zwischen dem Befestigungselement 12 und der Bahn 30), unter Strom gehalten wird, und endet mit dem Befehl, den Strom vom Motor 150 zu trennen, nachdem das Befestigungselement 12 die oberflächenbehandelnde Bahn 30 kontaktiert. Nachdem der Strom von dem Drehmotor 150 abgeklemmt worden ist, muß die Kraft zwischen dem Befestigungselement 12 auf der Bahn 30 für eine Periode einer Verweilzeit beibehalten werden, um zwischen dem Befestigungselement 12 und der Bahn 30 eine ausreichende Bindung auszubilden. Bevorzugt ist die Verweilzeit zwischen 0,1 und 1 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 Sekunden.
9 zeigt die Bahn 30 und die Befestigungselemente 12, die an der Bahn 30 angebracht sind, wenn sie in Pfeilrichtung aus der Rotationsschweißstation 70 austritt und in die Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden eintritt. Die erste Reihe von Rotationsschweißgeräten 74 bringen Befestigungselemente 12 an, die in einem ersten Array 120 angeordnet sind. Die zweite Reihe von Rotationsschweißgeräten 74 bringen gleichzeitig Befestigungselemente 12 an, die in einem zweiten Array 122 angeordnet sind. Jedes Array 120, 122 enthält ein erstes Befestigungselement 124, ein zweites Befestigungselement 126, ein drittes Befestigungselement 128, ein viertes Befestigungselement 130 und ein fünftes Befestigungselement 132. Bevorzugt sind die Befestigungselemente in jedem Array 120, 122 gleichmäßig voneinander beabstandet. Der Rotationsschweißständer 72 kann bis zu dreizehn Rotationsschweißgeräte halten, wodurch dreizehn Befestigungselemente gleichzeitig an die Bahn rotationsgeschweißt werden können. Aus Gründen der Klarheit jedoch ist die Bahn so dargestellt, daß an sie in dem ersten und zweiten Array 120, 122 nur zehn Befestigungselemente geschweißt sind. Das erste und zweite Array 120, 122 sind in einer gewissen Entfernung relativ zueinander und voneinander versetzt angeordnet, und zwar derart, daß andere Arrays von Befestigungselementen dazwischen rotationsgeschweißt werden können, wenn sich die Bahn 30 durch den Rotationsschweißbereich 70 voranbewegt. Die Arrays von Befestigungselementen 12 sind so angeordnet, daß die Anzahl der aus der Bahn 30 ausgebildeten Gegenstände zur Oberflächenbehandlung optimiert und Bahnabfall reduziert wird.
Da die Rotationsschweißgeräte 74 in festen Positionen in dem Ständer 72 montiert sind, werden die Befestigungselemente 12 in vorbestimmten Positionen auf die Bahn rotationsgeschweißt. Dies ist zweckmäßig für das Erfassen der Positionen der Befestigungselemente 12 und das Schneiden um die Befestigungselemente 12 auf der Bahn 30 herum, um Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung herzustellen.
Wenn die Bahn in die in 11 dargestellte Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden eintritt, tastet das System 82 zur industriellen Bildverarbeitung die Bahn 30 ab, um zu erfassen, wo sich die Befestigungselemente 12 auf der Bahn 30 befinden. Bevorzugt umfasst das System 82 zur industriellen Bildverarbeitung zwei Kameras, die an zwei verschiedenen Stellen digitale Aufnahmen von der Bahn 30 machen. Besonders bevorzugt macht die erste Kamera ein digitales Bild des ersten Arrays 120 von Befestigungselementen 12 auf der Bahn 30 und die zweite Kamera ein digitales Bild des zweiten Arrays 122 von Befestigungselementen 12 auf der Bahn 30. Besonders bevorzugt macht die erste Kamera eine digitale Aufnahme des ersten Befestigungselements 124 in dem ersten Array 120 und die zweite Kamera eine digitale Aufnahme des fünften Befestigungselements 132 im zweiten Array 122. Die Kameras senden die Ausgabe an den Computerprozessor für das System zur industriellen Bildverarbeitung, der die Bilder verarbeitet, um die Stelle der Befestigungselemente 12 zu bestimmen. Der Computerprozessor bestimmt dann die Koordinaten des ersten Befestigungselements 124 im ersten Array 120 und des fünften Befestigungselements 132 im zweiten Array 122. Diese Koordinaten werden dann an das Lasersystem gesendet, das Anweisungen gibt, wo der Laser 84 schneiden soll. Der Laser 84 schneidet dann die Bahn um das jede der Befestigungselemente herum, um Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung herzustellen, wie in 11 dargestellt. Bevorzugt kann der Computerprozessor die Koordinaten der Mitten des Befestigungselements 12 bestimmen, damit der Laser 84 um die Mitten der Befestigungselemente 12 herum schneiden kann, um Gegenstände zur Oberflächenbehandlung mit darauf zentrierten Befestigungselementen 12 auszubilden.
10 ist eine digital aufgezeichnete Aufnahme, die die Ansicht eines Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn zeigt, wobei die Kamera in dem System 82 zur industriellen Bildverarbeitung verwendet wird. Der Bezug 18 an dem distalen Ende des Antriebselements wird dazu verwendet, die Position des Befestigungselements auf der Bahn 30 zu erfassen. Insbesondere sucht das System zur industriellen Bildverarbeitung nach dem Muster, das der Bezug 18 auf dem Befestigungselement 12 erzeugt. Die Kamera des Systems zur industriellen Bildverarbeitung enthält ein Ringlicht, das von um der Kamera herum direkt auf die Bahn 30 und das Befestigungselement 12 leuchtet. Die Kamera in dem System zur industriellen Bildverarbeitung zeichnet das in 10 dargestellte digitale Bild auf. Das Kamerabild ist bevorzugt in einem Grauskalenbild. Die Bereiche des Befestigungselements, die senkrecht zur Richtung des Lichts liegen, reflektieren das Licht zurück, wodurch weiße Bereiche erzeugt werden. Die Bereiche des Befestigungselements, die in einem anderen Winkel als senkrecht zur Richtung des Lichts sind, reflektieren das Licht weg, wodurch schwarze oder graue Bereiche erzeugt werden. Der Bezug 18 enthält eine erste reflektierende Oberfläche 20 und eine nichtreflektierende Oberfläche 24. Der Ausdruck „reflektierend" bezieht sich auf die Licht zur Kamera zurückreflektierende Oberfläche. Der Ausdruck „nichtreflektierend" bezieht sich auf die Licht von der Kamera weg reflektierende Oberfläche. Die erste reflektierende Oberfläche 20 ist bevorzugt senkrecht zur Richtung des Lichts und bevorzugt parallel zur Bahnrichtung. Die nichtreflektierende Oberfläche 24 ist bevorzugt in einem beliebigen anderen Winkel als senkrecht zur Richtung des Lichts und nicht parallel zur Bahnrichtung. Bevorzugt ist die nichtreflektierende Oberfläche 24 unter einem Winkel α zwischen 20° und 70° gemessen relativ zur ersten reflektierenden Oberfläche 20. Besonders bevorzugt ist α zwischen 40° und 50°. Ganz besonders bevorzugt ist α 45°. Die distale Endfläche 19 des distalen Endes des Antriebselements 17 umfasst die zweite reflektierende Oberfläche 22, die bevorzugt senkrecht zur Richtung des Lichts und parallel zur Bahnrichtung ist. Infolgedessen reflektieren die erste und zweite reflektierende Oberfläche 20, 22 Licht zur Kamera unter Erzeugung weißer Bereiche, und die nichtreflektierende Oberfläche 24 reflektiert kein Licht zur Kamera, wodurch ein schwarzer Bereich erzeugt wird. Da sich die nichtreflektierende Oberfläche 24 zwischen der ersten und zweiten reflektierenden Oberfläche 20, 22 befindet, erzeugt dies ein klares Bild, nach dem das System der industriellen Bildverarbeitung 82 scant.
Bevorzugt liegt die erste reflektierende Oberfläche 20 in Form eines Kreises vor und reflektiert einen weißen Kreis zurück. Bevorzugt liegt die nichtreflektierende Oberfläche 24 in Form eines Rings um die erste reflektierende Oberfläche 20 herum vor und bewirkt einen schwarzen Ring, der um den weißen Kreis zentriert ist. Bevorzugt liegt die zweite reflektierende Oberfläche 22 in Form eines Rings um die nichtreflektierende Oberfläche 24 herum vor und reflektiert einen um den schwarzen Ring herum zentrierten weißen Ring zurück. Die Kombination aus diesen drei Merkmalen in dem Bild erzeugt ein Muster eines „Ochsenauges", nach dem das System zur industriellen Bildverarbeitung auf der Bahn 30 sucht. Unter Verwendung dieses Bilds kann der Computer dann die Stelle des Befestigungselements 12 auf der Bahn bestimmen. Nachdem die Position des Befestigungselements 12 bestimmt ist, wird die Position des Befestigungselements an das Lasersteuersystem gesendet. Dann wird der Laser angewiesen, um das Befestigungselement herum zu schneiden, um einen Gegenstand 10 zur Oberflächenbehandlung auszubilden. Bevorzugt kann der Computer des Systems zur industriellen Bildverarbeitung die Position der Mitte des Befestigungselements unter Verwendung des gleichen Bilds bestimmen. Nachdem die Position der Position der Mitte des Befestigungselements 12 bestimmt ist, wird die Ausgabe an das Lasersteuersystem gesendet. Dann wird der Laser angewiesen, um die Mitte des Befestigungselements herum zu schneiden, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit dem darauf zentrierten Befestigungselement 12 zu bilden.
Jedes kommerziell erhältliche System 82 zur industriellen Bildverarbeitung kann verwendet werden, das in der Lage ist, die hier beschriebenen Zustände zu erhalten, wie etwa das Acuity^TM VP-2000, erhältlich von RVSI Acuity, Inc., in Nashua, New Hampshire, USA. Ein weiteres geeignetes System 82 zur industriellen Bildverarbeitung umfasst DVT Series 600, erhältlich von DVT, Inc., in Norcross, Georgia, USA.
11 veranschaulicht die Station 80 zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden der Vorrichtung 50. Bevorzugt bewegt sich die Bahn 30 vorwärts, bis sich die Arrays 120, 122 von Befestigungselementen 12, die von den Rotationsschweißgeräten 74 gleichzeitig auf der Bahn 30 angebracht wurden, unterhalb des Systems zur industriellen Bildverarbeitung und zum Schneiden befinden. Die Bahn stoppt dann und wird stationär gehalten, während die Stellen der Befestigungselemente 12 auf der Bahn erfaßt werden und während der Laser 84 die Bahn 30 um die Befestigungselemente herum schneidet.
Der Laser 84 schneidet um die Befestigungselemente 12 auf der Bahn 30 herum, um Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung auszubilden. Der Laser 84 ist so dargestellt, daß er damit beginnt, um das erste Befestigungselement 124 des ersten Arrays von Befestigungselementen 120 herumzuschneiden. Der Laser schneidet dann weiter um das zweite Befestigungselement 126 herum und geht dann zum dritten, vierten und fünften Befestigungselement 128–132 im ersten Array 120 weiter, bevor er weiter um die Befestigungselemente 124–132 im zweiten Array 122 herumschneidet.
Jedes Befestigungselement 12 kann wie oben erwähnt vor dem Herumschneiden um jedes Befestigungselement 12 individuell erfaßt werden. Es ist jedoch auch möglich, nur eines oder einige der Befestigungselemente 12 innerhalb eines Arrays von Befestigungselementen zu erfassen und dann die Stelle aller Befestigungselemente 12 in dem Array vor dem Herumschneiden um jedes Befestigungselement innerhalb des Arrays zu bestimmen. Wenn beispielsweise ein Array von Befestigungselementen nur ein erstes Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement umfassen würde und bekannt ist, daß sich das erste Befestigungselement und das zweite Befestigungselement in einem bestimmten Abstand und einer bestimmten Richtung voneinander auf der Bahn 30 befinden, dann kann, nachdem die Position des ersten Befestigungselements erfaßt worden ist, die Position des zweiten Befestigungselements anhand der relativen Positionen des ersten Befestigungselements und des zweiten Befestigungselements bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf die 9 und 11 wurden die Befestigungselemente 12 in jedem Array 120, 122 von Rotationsschweißgeräten 74 gleichzeitig auf die Bahn 30 rotationsgeschweißt. Deshalb sind die Positionen der Befestigungselemente in den Arrays 120, 122 mit den relativen Positionen der Spannfutter 76 in den Rotationsschweißgeräten 74 im Ständer 72 koordiniert. Bevorzugt sind die Spannfutter 76 gleichmäßig beabstandet, so daß die Befestigungselemente in einer Richtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Weil der Abstand und die Richtung zwischen den Befestigungselementen in den Arrays 120, 122 bekannt sind und die Gesamtzahl an Befestigungselementen in jedem Array 120, 122 bekannt sind, kann dann die Position jedes der Befestigungselemente 12 in dem ersten und zweiten Array 120, 122 bestimmt werden durch: 1) Erfassen der Stelle des ersten Befestigungs elements 124 im ersten Array 120 auf der Bahn 30; 2) Erfassen der Stelle des fünften Befestigungselements 132 in dem zweiten Array 122 auf der Bahn 30 und 3) Berechnen der Position jedes der Befestigungselemente 12 in den Arrays 120, 122 auf der Basis der bekannten Faktoren. Nachdem die Position jedes der Befestigungselemente 12 innerhalb der Arrays 120, 122 bestimmt worden sind, schneidet der Laser 84 um die Befestigungselemente herum, um Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung auszubilden. Wenn alternativ das Schnittmuster für alle die Befestigungselemente 12 in den Arrays 120, 122 in das Lasersteuersystem eingegeben wird, dann kann der Laser das Muster schneiden, nachdem er die erfaßten Stellen des ersten Befestigungselements 124 im ersten Array 120 und des fünften Befestigungselements 132 im zweiten Array 122 auf der Bahn 130 empfängt, ohne die Position jedes der Befestigungselemente 12 in den Arrays 120, 122 zu berechnen.
Bevorzugt ist der Bezug 18 relativ zum Antriebselement 17 zentriert. Der Vorzug davon, daß der Bezug 18 relativ zum Antriebselement 17 zentriert ist, liegt darin, daß der Laser 84 einen fast perfekt zentrierten Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit dem darauf zentrierten Befestigungselement 12 schneiden kann. Dies gestattet einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung, der sich im Vergleich zu einem Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit einem nicht zentrierten Befestigungselement gleichmäßiger abnutzt.
Bevorzugt schneidet der Laser die Bahn 30 teilweise um die Befestigungselemente 12 herum, um einen teilweise geschnittenen Gegenstand 10 zur Oberflächenbehandlung auszubilden. Bevorzugt schneidet der Laser 84 teilweise durch die Dicke der Bahn 30 hindurch, so daß der Gegenstand 10 zur Oberflächenbehandlung so lange bei der Bahn bleibt, bis er an der Trennstation 90 empfangen wird. Wenn die oberflächenbehandelnde Bahn eine beschichtete Schleifbahn ist, schneidet der Laser bevorzugt durch den Träger auf der Rückfläche hindurch, aber nicht durch die Schleifbeschichtung auf der Arbeitsfläche der Bahn. Alternativ kann der Laser 84 ganz durch die Bahn 30 schneiden, um die Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung vollständig von der Bahn zu trennen, wodurch sich die Notwendigkeit für die Trennstation 90 erübrigt.
Ein geeignetes Lasersystem enthält einen Lasergenerator, der an erforderliche Dienste gekoppelt ist, ein Strahlzuführsystem und eine Arbeitsfläche, die ein Abgassystem enthält oder daran angebracht ist. Bevorzugt umfasst das Strahlzuführsystem des Lasers 84 die folgenden Parameter: ein System auf Galvanometerbasis oder auf der Basis eines anderen optisch basierten Scansystems, mindestens 50 mm Apertur, eine fokussierte Strahlgröße mit einem Durchmesser von unter 300 × 10^–6 m, kleinste Feldgröße von 15 Inch, Leistungskapazität von 2500 Watt, Geschwindigkeit von Spiegeln zum Lenken des Strahls mit einer Geschwindigkeit von zwischen 300 und 2000 mm/s (gemessen auf der Arbeitsfläche) und Beschleunigung über 200 g (gemessen auf der Arbeitsfläche). Bevorzugt ist das Strahlzuführsystem ein vollständig reflektierendes optisches System im Gegensatz zu einem transmittierenden optischen System. Bevorzugt umfasst das geeignete Lasersystem eine Systemgesamtgenauigkeit von besser als plus oder minus 0,004 Inch in einer beliebigen Feldposition und für die Lebensdauer des Geräts.
Alle kommerziell erhältlichen Laser 84, die in der Lage sind, die hier beschriebenen Zustände zu erhalten, können verwendet werden, wie etwa der LPM-2500 und LPM-1000, erhältlich von LasX Industries, Inc., in White Bear Lake, MN, USA.
Nachdem die Gegenstände 12 zur Oberflächenbehandlung teilweise geschnitten worden sind, bewegt sich die Bahn zu der Trennstation 90 der in 12 dargestellten Vorrichtung 50 vor. Die Trennvorrichtung 99 ist am Ständer 110 montiert. Die Trennvorrichtung 99 enthält eine obere Rammenbaugruppe 91. Die obere Rammenbaugruppe, die über der sich bewegenden Bahn 30 positioniert ist, bewegt sich vertikal, um die teilweise geschnittenen Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung mechanisch für die Bahn 30 zu entfernen. Nachdem die Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung mechanisch von der Bahn entfernt worden sind, fallen sie in einen Behälter 86 (nicht dargestellt).
13 veranschaulicht eine auseinandergezogene Ansicht der Trennvorrichtung 99, die sich zum Erörtern der verschiedenen Komponenten der Trennvorrichtung 99 eignet. Die Trennvorrichtung 99 umfasst eine obere Rammenbaugruppe 91 und eine Bahnunterlagenbaugruppe 92. Die obere Rammenbaugruppe 91 umfasst einen stationären Haltewinkel 98, der am Ständer 110 montiert ist (siehe 12), und eine Rammenplatte 93. Der Antriebsmechanismus 95 wird von dem stationären Haltewinkel 98 gestützt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsmechanismus 95 ein Luftzylinder. Eine Welle 96 erstreckt sich von den Antriebsmechanismen 95. Durch Flanschkopplungen 97 werden die Wellen 96 an der Rammenplatte 93 angebracht. Der Antriebsmechanismus 95 und die Wellen 96 bewegen die Rammenplatte 93 vertikal. Vom Boden der Rammenplatte 93 aus gegenüber den Kopplungen 97 erstrecken sich Zylinder 94. Die Anordnung des Zylinders 94 auf der Rammenplatte 93 entspricht den Arrays von teilweise geschnittenen Gegenständen 120, 122 zur Oberflächenbehandlung. Bevorzugt sind die Zylinder 94 hohl und so bemessen, daß sie dem Umfang der teilweise geschnittenen Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung entsprechen. Die obere Rammenbaugruppe 91 ist in der ausgefahrenen Position dargestellt, als wenn sie die teilweise geschnittenen Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung mechanisch aus der Bahn trennen sollte. In dieser Position erstrecken sich die Zylinder 94 durch die Bahn 30 und in Löcher 101 in der Platte 100. In dieser auseinandergezogenen Ansicht jedoch sind die obere Rammenbaugruppe 91 und die Unterlagenbaugruppe 92 zu Veranschaulichungszwecken getrennt worden.
Die Bahnunterlagenbaugruppe 92 befindet sich unter der oberen Rammenbaugruppe 91 und unter der sich bewegenden Bahn 30. Die Bahnunterlagenbaugruppe 92 enthält eine Platte 100 mit mehreren Löchern 101, die so bemessen sind, daß sie die Zylinder 94 der oberen Rammenbaugruppe 91 aufnehmen. Die Bahnunterlagenbaugruppe 92 umfasst einen Rahmen 105, der die Platte 100 stützt. Im Rahmen 105 sind unmittelbar unter der Platte 100 zwei Unterlagenplatten 102 montiert. Die beiden Unterlagenplatten schwenken um Drehpunkte 103. Zwei Transportrutschen 104 sind unter den beiden Unterlagenplatten 102 innerhalb des Rahmens 105 montiert. Die Transportrutschen 104 sind innerhalb des Rahmens 105 fixiert und bewegen sich nicht. Wenn die obere Rammenbaugruppe 91 auf die Bahn hinunterdrückt, um die teilweise geschnittenen Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung mechanisch von der Bahn 30 zu trennen, werden die Unterlagenplatten 102 nach oben geschwenkt, um die Zylinder 94 zu kontaktieren, während sie sich durch die Löcher 101 in der Platte 100 bewegen. Nachdem die teilweise geschnittenen Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung mechanisch von der Bahn 30 getrennt sind, fallen sie auf die Platte 102. Als nächstes schwenken die Unterlagenplatten 102 um Drehpunkte 103 in die Abwärtsposition, wie in 13 dargestellt. Die Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung rutschen dann hinunter auf die Transportrutschen 104 und werden in den Behälter 86 gelenkt (siehe 4).
Nachdem die Gegenstände 10 zur Oberflächenbehandlung aus der Bahn 30 entfernt worden sind, bewegt sich die Bahn 30 von der Trennstation 90 der Vorrichtung 30 zu der Aufwickelbaugruppe 88 vor, die in 4 dargestellt war. Die Aufwickelbaugruppe 88 umfasst die oberflächenbehandelnde Bahnrolle 89. Die verbleibende Bahn 30 wird um die oberflächenbehandelnde Bahnrolle 89 gewickelt.
Bevorzugt sind die Stationen 52, 60, 70, 80, 90 und 88 der Vorrichtung 50 so koordiniert, daß die Bahn 30 stoppt und jede Station ihren Schritt gleichzeitig an verschiedenen Abschnitten der Bahn tut. Die Stationen 52, 60, 70, 80, 90 und 88 können jedoch jeweils unabhängig sein oder könnten in einer Vielzahl von Sequenzen kombiniert sein.
Obwohl das für die Vorrichtung 50 dargestellte Schneidmittel ein Laser ist, können stattdessen andere Schneidmittel verwendet werden. Geeignete Schneidmittel umfassen beispielsweise Ausstanzen, Wasserstrahlschneiden oder Ultraschallschneiden. Wie oben erwähnt können die Befestigungselemente 12 durch andere Verfahren als das Rotationsschweißen an der Bahn 30 angebracht werden.
Obwohl bevorzugt industrielle Bildverarbeitung in Kombination mit dem Laser verwendet wird, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, sind andere Kombinationen innerhalb der Erfindung, wie etwa das Kombinieren von industrieller Bildverarbeitung mit dem anderen oben erwähnten geeigneten Schneidmittel oder das Kombinieren anderer Erfassungsmittel mit dem Laserschneiden.
Die vorliegende Erfindung ist nun unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungsformen davon beschrieben worden. Die vorausgegangene ausführliche Beschreibung und Beispiele sind nur zur Klarheit des Verständnisses angegeben worden. Es sind daraus keine unnötigen Beschränkungen zu verstehen. Der Fachmann versteht, daß in den beschriebenen Ausführungsformen viele Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Somit sollte der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die hier beschriebenen exakten Details und Strukturen beschränkt sein, sondern vielmehr durch die durch die Sprache der Ansprüche beschriebenen Strukturen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung, das die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer oberflächenbehandelnden Bahn mit einem daran angebrachten Verbindungselement; b) Erfassen einer Positionskoordinate in jeder von zwei Dimensionen des Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn und c) Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungselement herum, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung bereitzustellen, der das Befestigungselement umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt b) ferner das Erfassen der Position der Mitte des Befestigungselements aufweist und Schritt c) das Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um die Mitte des Befestigungselements herum zum Bereitstellen eines Gegenstands zur Oberflächenbehandlung aufweist, der das Befestigungsmittel daran zentriert umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt b) unter Verwendung von industrieller Bildverarbeitung ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Befestigungselement einen Bezug enthält und wobei Schritt b) ferner die Verwendung der industriellen Bildverarbeitung zum Bestimmen der Position des Bezugs aufweist, um dadurch die Position des Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c) ferner das Laserschneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungselement herum aufweist, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit dem Befestigungselement daran bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: d) Vorbewegen der Bahn, um ein an der oberflächenbehandelnden Bahn angebrachtes zweites Verbindungselement in ein erwünschtes Gebiet zu bringen; und e) Wiederholen der Schritte b) und c) hinsichtlich des zweiten Befestigungselements, um einen zweiten Gegenstand zur Oberflächenbehandlung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ein kontinuierliches Verfahren ist, bei dem mehrere Befestigungselemente sequentiell in das gewünschte Gebiet gebracht werden, und die Schritte b) und c) werden dann bezüglich jedes der mehreren Befestigungselemente wiederholt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c) ferner das teilweise Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um das Befestigungsmittel herum aufweist, um einen teilweise geschnittenen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit dem Befestigungselement daran bereitzustellen, und nachfolgendes Trennen des Gegenstands zur Oberflächenbehandlung von der oberflächenbehandelnden Bahn.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt des Anbringens des Befestigungselements an der oberflächenbehandelnden Bahn vor Schritt a).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Anbringens des Befestigungselements an der oberflächenbehandelnden Bahn eine Rotationsschweißung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Anbringens des Befestigungselements an die oberflächenbehandelnde Bahn das Plazieren einer thermoplastischen Kleberschicht zwischen dem Befestigungselement und der oberflächenbehandelnden Bahn vor dem Rotationsschweißen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: Schritt a) das Bereitstellen einer oberflächenbehandelnden Bahn mit mehreren daran befestigten Befestigungselementen umfasst; Schritt b) das Erfassen der Position mindestens eines der mehreren Befestigungselemente auf der oberflächenbehandelnden Bahn umfasst und Schritt c) das Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um jedes der mehreren Befestigungselemente herum enthält zur Bereitstellung von mehreren Gegenständen zur Oberflächenbehandlung, die jeweils eines der mehreren Elemente umfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei sich jedes der mehreren Befestigungselemente an einer vorbestimmten Position befindet, wodurch ein Array von Befestigungselementen ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die mehreren Befestigungselemente ein erstes Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement umfassen, wobei Schritt b) das Erfassen der Position des ersten Befestigungselements umfasst und wobei die Position des zweiten Befestigungselements aus den relativen Positionen des ersten Befestigungselements und des zweiten Befestigungselements bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei Schritt b) ferner das Erfassen der Position des ersten Befestigungselements mit industrieller Bildverar beitung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei Schritt b) ferner das Bestimmen der Position der Mitte mindestens eines der mehreren Befestigungselemente aufweist und Schritt c) das Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um die Mitten der mehreren Befestigungselemente herum zum Bereitstellen von mehreren Gegenständen zur Oberflächenbehandlung aufweist, die jeweils eines der mehreren darauf zentrierten Befestigungsmittel umfassen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei mindestens eines der mehreren Befestigungselemente einen Bezug zur Erfassung durch die industrielle Bildverarbeitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Schritt c) ferner das Laserschneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um die mehreren Befestigungselemente darauf zur Bereitstellung von mehreren Gegenständen zur Oberflächenbehandlung aufweist, die jeweils eines der Befestigungselemente daran umfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Schritt c) ferner das teilweise Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um die mehreren Befestigungselemente zur Bereitstellung von mehreren teilweise geschnittenen Gegenständen zur Oberflächenbehandlung aufweist, die jeweils daran eines der Befestigungselemente umfassen, und nachfolgendes Entfernen der mehreren Gegenstände zur Oberflächenbehandlung von der oberflächenbehandelnden Bahn.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend den Schritt des Anbringens der mehreren Befestigungselemente an der oberflächenbehandelnden Bahn in einem vorbestimmten Array vor Schritt a).
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt des Anbringens der mehreren Befestigungselemente an der oberflächenbehandelnden Bahn in einem vorbestimmten Array Rotationsschweißen aufweist.
Gegenstand zur Oberflächenbehandlung, der folgendes aufweist: a) ein oberflächenbehandelndes Element und b) ein Befestigungselement auf dem oberflächenbehandelnden Element einschließlich eines Antriebselements, wobei das Antriebselement ein distales Ende umfasst, wobei das distale Ende einen Bezug umfasst, wobei der Bezug eine planare erste reflektierende Oberfläche, eine nichtreflektierende Oberfläche und eine planare zweite reflektierende Oberfläche umfasst, wobei die zweite reflektierende Oberfläche eine andere Ebene belegt als die erste reflektierende Oberfläche, und wobei die nichtreflektierende Oberfläche sich unter einem Winkel relativ zu der ersten reflektierenden Oberfläche und der zweiten reflektierenden Oberfläche befindet.
Gegenstand zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 22, wobei die erste reflektierende Oberfläche und die zweite reflektierende Oberfläche parallel sind.
Gegenstand zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 22, wobei das oberflächenbehandelnde Element ein Schleifelement aufweist und wobei das Schleifelement eine Arbeitsfläche und eine der Arbeitsfläche gegenüberliegende Rückfläche umfasst.
Vorrichtung zum Herstellen von mehreren Gegenständen zur Oberflächenbehandlung, aufweisend: a) ein Rotationsschweißgerät zum Anbringen von mehreren Befestigungselementen an einer oberflächenbehandelnden Bahn, wobei sich jedes der mehreren Befestigungselemente an einer vorbestimmten Position befindet, wodurch ein Array von Befestigungselementen ausgebildet wird, und wobei die mehreren Befestigungselemente ein erstes Befestigungselement und ein zweites Befestigungselement umfassen; b) ein industrielles Bildverarbeitungssystem zum Erfassen einer Position des ersten Befestigungselements auf der oberflächenbehandelnden Bahn und Bestimmen einer Position des zweiten Befestigungselements relativ zu der Position des ersten Befestigungselements und c) einen Laser zum Schneiden der oberflächenbehandelnden Bahn um jedes Befestigungselement herum, um einen Gegenstand zur Oberflächenbehandlung mit einem Befestigungselement daran bereitzustellen.
Vorrichtung zum Herstellen von mehreren Gegenständen zur Oberflächenbehandlung nach Anspruch 25, die ferner folgendes umfasst: d) einen Bahnträger zum Vorbewegen der oberflächenbehandelnden Bahn.