JP2004530575A - 口腔用ブラシの房付け - Google Patents
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Abstract
口腔用ブラシの房付けのための方法及び装置が提供される。当該方法は、フィラメント(繊維)の連続するストランド(索)の自由端をモールドバーの有底穴に挿入する工程を含む。前記有底穴の少なくとも幾つかは、異なる深さを有し、及び/または、異なる角度に延びている。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、口腔用ブラシの房付けのための方法及び装置に関している。
【背景技術】
【0002】
従来のハブラシは、一般に、口腔用ブラシ柄部のヘッドに取り付けられた剛毛の房を含んでいる。最近まで、剛毛は、一般的にブラシのヘッドの上面に垂直に取り付けられており、房は同じ長さであった。剛毛をこの方向に取り付けるための方法および装置は公知である。
【0003】
近年、口腔ケア(お手入れ)産業は、様々な長さの房、および/または、ハブラシのヘッドに対して異なる角度に延びる房、を有するハブラシの利点を認識している。異なる角度に延びる房を有するハブラシが、図1に示される。
【0004】
ハブラシを製造する一つの方法は、完成した(端丸めされた)剛毛の房を未完成の端がモールドキャビティ内に延びるように載置する工程と、房の未完成の端の周囲にハブラシ本体部を射出成形により形成し、それによりハブラシ本体部に房を固定する工程と、を含む。完成ハブラシの房の所望の配置に対応する有底穴を有するモールドバーにより、房はモールドキャビティ内で保持される。完成した剛毛は、フィラメント(繊維)のロープをスプールから巻きほどく工程と、フィラメントの自由端を端丸めする工程と、フィラメントの自由端の直後のロープの一部を切断して所望の長さを有する剛毛を形成する工程と、マガジンと呼ばれる長方形の箱に当該剛毛を載置する工程と、を含む処理により形成され得る。房は、マガジンから剛毛の群を抜き取ることによって、形成される。
【0005】
剛毛はマガジンに入れられる時、マガジンを最終的に占め得る何千もの剛毛において高さの均一性が得られるように、詰められる。しかし、高さの不揃いは発生しやすく、完成ハブラシにおいて受け入れがたい欠陥をもたらし得る。例えば、単一の剛毛がマガジンから選び取られてモールドバーに挿入される時に、この剛毛がマガジンから突出している場合、当該突出した剛毛は完成ハブラシの後方から突出し得る。
【0006】
剛毛がマガジンから選び取られてモールドバーを満たす機械に移される時にも問題は起り得る。選び取る装置は、房を形成するのに適切な数の剛毛を繰り返し選ぶようにする。
【0007】
しかし、この仕事に固有の難点は、モールドバーの有底穴に対して小さすぎるか大きすぎる剛毛の房をもたらし得ることである。房が小さすぎると、有底穴は十分には満たされず、柄部が形成される時にプラスチックが穴に流れ込んでしまう。房が大きすぎると、一つまたはいくつかの剛毛がモールドバーに入れず、むしろ脇に巻いてモールドバーへの房の完全な挿入を妨げてしまい、それは成形を妨害する可能性がある。
【0008】
マガジンからモールドバーへ予め切断された房を移す際に固有な問題は、完成したハブラシにおいて房が異なる長さを有し、および/または、異なる角度に延びるというように房が配置されなければならない時に、一般に悪化される。
【発明の開示】
【0009】
本発明は、ハブラシを製造するための方法及び機械装置に特徴がある。これらの方法及び機械装置は、特に、異なる長さを有し、及び/または、異なる角度でハブラシヘッドから延びる剛毛の房を有するハブラシを形成するのに有用である。本件発明者は、かかるハブラシが、連続するフィラメントのストランド(索)の自由端をモールドバーに前進させる工程を含む射出成形処理により、比較的簡単かつ経済的に製造可能であることを知見した。フィラメントは、フィラメントの自由端がモールドバーの穴の中に前進されるまで、剛毛長に切断されず、従って上記のように切断された房を取り扱う時に発生しがちな問題を減じたり除いたりできる。その結果、本発明の機械及び方法は、効率的かつ経済的であり、房付け問題のために拒絶されなければならないハブラシの数を減じる傾向にある。幾つかの実施では、自由端は、単一の選択クランプ装置を用いて、異なる深さの有底穴の中に選択的に前進される。選択的な前進を行うために単一の装置を使用することは、比較的小さくて小型の房付け機械をもたらす。
【0010】
一態様では、本発明は、その方法は、
(a)複数の長い連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)の各自由端を、モールドバーの対応する有底開口内に供給する工程であって、前記有底開口の少なくとも幾つかは異なる深さを有しており、前記ストランドは前記自由端が前記有底穴の底面に隣接するまで前進される、という工程と、
(b)工程(a)の間、前記ストランドの1以上を単一の選択クランプ装置によって選択的にクランプする一方、当該選択されたストランドを前進させる工程と、
(c)前記フィラメントのストランドを切断し、切断された各ストランドの一部が前記モールドバーの表面の上方に延びるようにする工程と、
(d)前記モールドバーをモールディング機械内に載置し、前記モールドバーにより部分的に規定されると共にハブラシの本体部を形成するような形状のモールディングキャビティ内に前記フィラメントの上方部分が延びるようにする工程と、
(e)前記モールディングキャビティに樹脂を供給して、前記上方部分の周囲にハブラシ本体部を形成する工程と、
を含む、ハブラシを製造するための方法を特徴としている。
【0011】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。前記方法は、前記自由端を前記有底穴に挿入する前に前記自由端を端丸めする工程を更に含んでいる。各ストランドの大きさは、ハブラシの剛毛の房の所定の大きさに対応している。各ストランドは、対応する有底穴に十分に緊密に適合して、樹脂が前記モールドに供給される時、樹脂は前記穴内に流れることが妨げられている。前記有底穴の少なくとも幾つかは、前記モールドバーの頂上面に対してある角度で延びるように構成されている。前記有底穴の少なくとも幾つかは、他とは異なる角度で延びるように構成されている。前記方法は、前記複数のストランドを単一のスプールから巻きほどく工程を更に含んでいる。前記方法は、前記ストランドを引っ張って、巻きほどく間、前記ストランドを略均一の張力とする工程を更に含んでいる。前記引っ張り工程は、圧縮ガス、例えば圧縮空気、が前記ストランド上に吹きかけられるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる。前記供給工程は、射出成形工程を含んでいる。
【0012】
他の態様では、本発明は、
(a)複数の長い連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)の各自由端を、モールドバーの対応する有底穴内に供給する工程であって、当該有底穴の少なくとも幾つかは前記モールドバーの頂上面に対して異なる角度で当該モールドバー内に延びている、という工程と、
(b)工程(a)の間、前記ストランドの1以上を選択的にクランプする一方、当該選択されたストランドを前進させる工程と、
(c)前記フィラメントのストランドを切断し、切断された各ストランドの一部が前記モールドバーの表面の上方に延びるようにする工程と、
(d)前記モールドバーをモールディング機械内に載置し、前記モールドバーにより部分的に規定されると共にハブラシの本体部を形成するような形状のモールディングキャビティ内に前記フィラメントの上方部分が延びるようにする工程と、
(e)前記モールディングキャビティに樹脂を供給して、前記上方部分の周囲にハブラシ本体部を形成する工程と、
を含む、ハブラシを製造するための方法を特徴としている。
【0013】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。前記方法は、前記自由端を前記有底穴に挿入する前に前記自由端を端丸めする工程を更に含む。前記方法は、前記複数のストランドを単一のスプールから巻きほどく工程を更に含む。前記方法は、前記ストランドを引っ張って、巻きほどく間、前記ストランドを略均一の張力とする工程を更に含む。前記引っ張り工程は、圧縮ガスが前記ストランド上に吹きかけられるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる。前記供給工程は、射出成形工程である。
【0014】
更なる態様では、本発明は、連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)から、モールディングキャビティの一部を規定するよう構成されたモールドバー内に当該ストランドの自由端を供給することによって、複数のハブラシ房を製造するための装置であって、前記モールドバーは複数の有底穴を有しており、前記有底穴の少なくとも幾つかは異なる深さを有しており、各有底穴は単一のストランドを受容するよう寸法が決められている、という装置を特徴とする。前記装置は、(a)各自由端が対応する有底穴の底面まで挿入されるように、選択されたストランドの自由端を前記モールドバーの前記開口内に前進させるよう構成された単一の選択クランプ装置と、(b)選択されたストランドの前進中に、ある固定された軸位置に非選択のストランドを維持するよう構成された静止クランプ装置と、を含む供給装置を備えている。
【0015】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。前記装置は、前記自由端が前記有底開口内に前進される前に当該自由端の端丸めを行うべく位置決めされた端丸め器を更に含む。前記装置は、前記ストランドが前記開口内に前進された後で前記フィラメントを切断する切断装置を更に含む。前記端丸め器は、前記自由端と係合するよう、及び、係合を解除するよう移動されるべく構成されている。前記有底穴の少なくとも幾つかは、前記モールドバーの頂上面に対してある角度で延びるように構成されている。前記供給装置は、前記ストランドを前記有底穴と同一の角度で前進させるように構成されている。前記装置は、第2の供給装置を更に備え、前記第1及び第2の供給装置は、前記ストランドを前記有底穴の異なる角度に対応する角度で前進させるように構成されている。
【0016】
本発明の他の態様は、ある供給方向に異なる速度で房付け機械に向けて供給されている連続するストランドに略均一の張力を働かせるための方法であって、前記供給方向に略垂直な方向で前記連続するストランド上に流体を流す工程を含む、という方法を含む。前記方法は、前記ストランドが通過させられるチャンバを通して前記流体を流す工程、を更に含む。前記チャンバは、一対の間隔の空いたプレートから構成される。前記プレートは、2乃至5mm離されている。前記チャンバは、前記ストランドが通過して入る入口と、前記ストランドが通過して出る出口と、を含むように構成されており、前記入口及び出口は、略同一直線上にある。前記流体は、空気のような、圧縮ガスである。他の実施の形態では、前記流体は、水のような、液体である。前記ストランドは、一群のフィラメントから、あるいは、単一のフィラメントから、成り得る。
【0017】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。ハブラシの房を製造するための装置は、ある供給方向に異なる速度で、ハブラシの房を製造するための当該装置に向けて供給されている複数の長い連続したストランドに略均一の張力を働かせるための装置であって、少なくとも部分的に閉鎖されたチャンバを規定する対向プレートと、流体を前記チャンバに供給するよう構成された供給装置と、を含み、前記チャンバは、前記ストランドが通過して入る入口と、前記ストランドが通過して出る出口と、を含んでいる、という装置を更に含んでいる。前記入口及び出口は、略同一直線上にある。前記チャンバは、前記供給方向に略垂直な方向で前記流体を流すように構成されている。前記対向プレートは、約2乃至約5mm離れている。前記流体は、圧縮空気のような、圧縮ガスであり得る。前記流体は、水のような、液体であり得る。
【0018】
本発明の実施の形態の詳細は、添付の図面と以下の説明に記載される。本発明の他の特徴及び利点は、当該説明及び当該図面から、及び、請求項から明らかである。
【0019】
本発明の好適な処理は、一般的に以下の工程を含んでおり、それはここで簡潔に論じられて、以下にさらに詳細に説明される。
【0020】
以下に記載の処理は、例えば図1に示すように異なる長さで異なる角度に延びる房12、14、16を有するハブラシ10を製造するのに適している。房の配列は、ここでは房形状と称される。房は、所望の房形状を有していて射出成形キャビティの一部として房の周りに柄部18を形成するために使用されるモールドバー28(図12と図13)に、保持されている。
【0021】
一般的に図2及び図4を参照すると、剛毛材料のフィラメント(繊維)群が複数のロープ22で提供されており、各ロープ22は直径とフィラメントの数について完成ハブラシ上の房に一致している。ロープ22の自由端24は、房付け機械20に入る(図2の工程110)。初期の貫通工程の後、ロープ22はスプール26から房付け機械20を通して連続的に供給される(図2の工程111)。ロープ22の自由端24は、モールドバー28に前進される(図16と図2の工程114)前に、端丸めされる(図15と図2の工程112)。ロープ22の自由端24がモールドバー28内に入ると、剛毛は所定長さに切断される(図18−図19と図2の工程116)。各モールドバー28は複数のハブラシを生産するように構成されており(図12)、この処理は全モールドバー28が剛毛で満たされるまで続けられる(図2の工程117)。モールドバー28が剛毛で満たされると、モールドバー28は柄部18が剛毛の周囲に形成される射出成形部位に前進される(図22と図2の工程118)。
【0022】
モールドバー28への導入の前に、ロープ22におけるフィラメントの自由端24は、房付け機械20内で端丸め装置200により端丸めされる(図9)。本発明の端丸め装置200は、低プロファイルかつ空気駆動であり、それによりロープ22の自由端24は房付け機械20内で端丸めされ得る。従来の電気モーター駆動の端丸め装置は、簡単には房付け機械内に適合せず、重すぎてロープ22の自由端24とすばやく係合したり係合を解除したりできない傾向にある。空気駆動の端丸め器200は、より小さな機械を可能にし、それにより貴重な据え付け面積を保存する。
【0023】
図4を参照すると、ロープ22は、房付け機械20を通ってモールドバー28の方に、供給装置30により前進させられる。供給装置30は、以下に論じるように、図1の房12、14、16の房長に対応するモールドバー28内の異なる深さに、個々のロープ22を選択的に前進させるように構成されている。この選択的な前進機能により、異なる長さの房を有するハブラシ10の効率的かつ経済的な製造ができる。
【0024】
房付け機械20は、任意の所望数の供給装置30を含むことができ、図4には二つが示されている。複数の供給装置30は、図4に示すように鉛直に対して異なる角度を向くことができ、ロープ22が対向する角度でモールドバー28内に前進されることを許容する。その結果、図1に示すように、異なる角度に延びる房を有する完成ハブラシ10となる。選択的な前進機能により、より小さい房付け機械が可能であり、それにより処理がモールドバーのより近くで起きるようにして、房損傷や供給問題を最小にできる。
【0025】
房付け機械20は、また、ロープ22が供給装置30を通過した後に通過するマニホールド60をも含む。マニホールド60は、ロープ22をまっすぐにモールドバー28へのパス上に保つ案内面51を有する。マニホールド60内には静止クランプ装置59があり、それは以下に十分に記載されるように、供給装置30および刃70と共に機能を果たす。また、マニホールド60上に可動に取り付けられているのは、端丸め装置200であり、それはロープ22の自由端24と係合し且つ係合を解除するように移動可能である。
【0026】
図12、図13、図17A及び図17Bを参照すると、房付け機械20は、各ロープ22の自由端24をモールドバー28の有底穴82、84、86内に前進させる。各有底穴は、一つのロープ22を緊密に適合する係合状態で受容するような形状と大きさにされている。各穴82、84、86は、所望の房形状を提供する深さ及び角度に仕上げられている。各穴82、84、86は、各ロープ22の完成自由端24が適正な深さに適正な角度で挿入されて、房付け機械20により満たされる。
【0027】
ロープが十分にモールドバー28内に前進させられた後、すなわち、各ロープ22の自由端24がモールドバー28の各有底穴82、84、86の底78、79に接触した後、フィラメントは静止クランプ装置59によりクランプされ、各フィラメントの一部がモールドバー28の頂上面76上に延びるように切断される。この部分はモールドキャビティ80内に延びて(図22参照)、射出成形されるハブラシ本体部18内に埋め込まれる。フィラメントの端丸めされた自由端24は、完成ハブラシ10(図1)内の剛毛12、14、16の自由端であり、あるいは、作用端である。各モールドバー28は、図12に示すように、複数のハブラシを生産するように構成されている。従って、切断後、モールドバー28は、満たされていない有底穴82、84、86の次のセットに割り送られる(割り出しされる)か、あるいは、モールドバー28が満たされている場合は、取り出されて、モールディングキャビティ80部分を規定するために用いられる射出成形機械(図示せず)に直接、または、アンカーを形成するためにフィラメントを互いに融合するような中間工程に、移行される。
【0028】
端丸めされた自由端24がモールドバー28内に十分に前進されるまで、フィラメントのロープ22は房長には切断されない。房を切断するのではなく、連続するフィラメントをモールドバー28の穴の中に供給することは、モールドバー28を剛毛で満たす時に生じてしばしば問題となる摘み工程、房を移行する工程、および、モールドバーを満たす工程を取り除き、その結果、一般的に製造上の問題をも削減する。切断された房を取り扱うことは無駄を招く可能性があるし、切断された房は処理機械内に落ち得て、それにより当該機械に問題を引き起こすこともある。
【0029】
この処理の工程と各工程を実施するために用いられる機械部品とは、ここでさらに詳細に論じられる。
【0030】
(供給装置)
上記に論じた通り、供給装置30は当該供給装置30を通過するロープ22を選択的にクランプし、クランプされたロープ22をモールドバー28に向けて前進させる。
【0031】
図6A−図6Cを参照すると、供給装置30はピストン34を有する空気圧シリンダ32を含む。図4の矢印Aに示されるように、供給装置30はフレーム48に対して全体的に鉛直の方向にスライド38に沿って動き、カム36により動かされる。送りネジ40と送りネジナット42とによりカム36に接続されたモーター44が、カム36を駆動する。
【0032】
図6A−図6Cを参照すると、供給装置30はロープ22が通過する案内面穴50を有する。これらの案内面穴50は、シリンダ32およびピストン34の両方を含む供給装置30を貫通して、マニホールド60を通って延びる案内面穴51と連通する。このように、案内面穴50及び51は、房付け機械20の頂上からモールドバー28への連続する通路を規定する。案内面穴50は、ハブラシの柄部18内に成形される剛毛12、14の房の最終形状のように形成される。案内面穴50は、房付け機械20を通ってロープ22を案内し、下記に記述されるような選択的なクランプを提供する。
【0033】
供給装置30のピストン34は、図6A−図6Cに示すように中心に、図7A−図7Cに示すように左に、または、図8A−図8Cに示すように右に、偏らせることができる。図6A−図6Cに示すようにピストン34が中心に偏らされている時、案内面穴50は一般的に一直線にされて、ロープ22をグリップしない。ピストン34内のある案内面穴52は、ロープ22をグリップする時に選択性を与えることのできる細長い穴である。ピストン34が左に約0.020インチ偏らされている時、図7A−図7Cに示すように、案内面穴50と細長い案内面穴52とはすべての場所でずれて、通過している全てのロープ22をグリップする。ピストン34が右に約0.020インチ偏らされている時、図8A−図8Cに示すように、細長くない案内面穴50のみがずれて、供給装置30は当該ずれた穴を通過するロープ22のみをグリップできる。
【0034】
下記に詳細に論じるように、細長い穴52により提供される選択性により、供給装置30は、所定のロープ22を他よりも遠くに房付け機械20を通って動かすことができ、それにより一つの供給装置30を用いて様々な長さの房がモールドバー28に供給され得る。選択的に所定のロープ22を動かす単一の供給装置30の一つの利点は、小型であることにある。
【0035】
本供給装置30の選択性がなければ、二つのグリップ装置が同じ仕事を達成するために必要とされ、そのため、房付け機械20の大きさと、房付け機械20にロープ22を貫通させる複雑さと、を増大させる。さらに、供給装置30の小型さにより、二つの供給装置30が(図4に示すように)互いに異なる角度で取り付けられることができ、それにより、図1に示すハブラシ10のような対向する角度の剛毛の房を有するハブラシの簡易製造を容易にできる。
【0036】
(マニホールド)
上記のように、マニホールド60は、供給装置30とモールドバー28との間にあり、ロープ22をモールドバー28へのパス上に維持すると共に端丸め装置200と静止クランプ装置59とを支持する、機械の一部である。
【0037】
図4及び図5を参照すると、マニホールド60は供給装置30の下方にある。マニホールド60に適合されているのは、静止クランプ装置59であり、それは細長い穴を用いて選択的なグリップを可能にする点で供給装置30と同様である。静止クランプ装置59は、マニホールドに可動に取り付けられたプレート64(図11)と、三つの位置間でプレート64を動かすためにプレート64に接続されたピストン62と、からなる。マニホールド60を通過する案内面51もプレート64を通過しており、ピストン62が中心位置にある時に正確に一直線になる。圧力がピストン62の一端にかけられると、プレート64内の全案内面はずれて、それにより全てのロープ22をクランプする。圧力がピストン62の他端にかけられると、プレート64内の長くない案内面のみがずれて、それにより選択されたロープ22のみをクランプする。
【0038】
マニホールド60は、端丸め装置200をも支持する。端丸め装置200は、下記に十分に記述される。端丸め装置200は、マニホールド60の案内面51より下方の位置に動かされることができ、ロープ22の自由端24は端丸め装置200と接触することができる(図14および図15)。マニホールド60は、マニホールドの底66においてT字スロット(図示せず)内に端丸め装置200を支持しており、それは端丸め装置200がマニホールドの底66に沿って動くことを許容している。
【0039】
(端丸め装置)
図9、図9Aおよび図10に詳細に示される端丸め装置200は、比較的低いプロファイルを有し、比較的軽く小型で、当該端丸め装置がフィラメントの自由端と簡単に係合し且つ係合を解除するように横方向に移動可能になっている。端丸め装置は簡単にこのように移動できるので、全房付け処理の間、フィラメントは軸方向に前進されることのみが必要で、端丸め装置と係合するために軸方向移動の面から外れて運ばれる必要はない。典型的には、端丸め装置は、高さで2インチより低く(図10の大きさH)、より好ましくは、1.5インチより低く、5ポンドより軽い。
【0040】
端丸め装置は、下記に記載の、連続的に変化する楕円研磨パスをも有し、それは、端丸め装置の研ぎ面が個々のフィラメントの自由端24に全ての面からあたるようにしており、それにより、個々のフィラメントに損傷を与えることなく均一かつ高品質な端丸めをもたらしている。
【0041】
端丸め装置200は、プラネットキャリア210を通って延びるプラネットギア204Aに固定された研ぎホイール202を含む。第二のプラネットギア204Bも、システムの均衡をとるためにプラネットキャリア210を通って延びている。プラネットギア204A、204Bは、以下に記載の通り、プラネットキャリアの下方に取り付けられた静止リングギア208と係合しており、それは、プラネットキャリアが回転する時にプラネットギアを回転させる。
【0042】
プラネットキャリア210の回転は、空気により駆動されており、プラネットキャリアの回転は、プラネットギアの静止リングギア208との係合により、プラネットギア204Aの回転を駆動する。このように、研ぎホイール202は全体的に空気駆動であり、端丸め装置の低プロファイル化と小型化に貢献している。
【0043】
プラネットキャリア210は、端丸め装置を駆動するタービンである。プラネットキャリア210は、一定の間隔を空けてプラネットキャリアの周に配列された翼(ベーン)300(図9A)に対する気流により、その軸の周りを回転する(図9の矢印A)。翼300は、圧縮空気がプラネットキャリア210を効率よく、例えば少なくとも5、000rpm、より好ましくは少なくとも10、000rpm、の高速回転で回転させるように、構成されている。プラネットキャリア210はラジアル/スラストベアリング214内に位置しており、それは、プラネットキャリア210に開口304を通して圧縮空気を供給するための空気マニホールド216を含んでいる(図9A)。
【0044】
上記の通り、プラネットキャリア210が回転する時、プラネットギア204A、204Bは静止リングギア208と係合する。静止リングギア208はラジアル/スラストベアリング214に圧入されていて、プラネットギアにより係合される時に移動しない。その結果、当該係合により、プラネットギア204A、204Bは、プラネットキャリア210の回転方向と反対の方向に(図9の矢印B)それらの軸の周りを回転する。静止リングギア208とプラネットギア204A、204Bとは共に、下記に論じる偏差した楕円軌道に研ぎホイール202を駆動する、プラネット駆動メカニズム206を規定する。
【0045】
プラネットキャリア210は駆動メカニズムとして、および、(モーター駆動の端丸め装置において必要とされるボールベアリングに替わる)空気ベアリングとして作用するため、端丸め装置200は比較的少ない部品のみを要し、さらにその低プロファイル化と小型デザイン化に貢献している。さらに、空気を潤滑剤として使用することにより、上記に論じた通り、フィラメントを汚染し得る液体潤滑を必要とすることなく、非常に高い回転速度が可能となる。さらに、プラネットキャリア210は、研ぎホイール202とプラネット駆動メカニズム206との間にバリアを提供し、それにより、ギアの早期消耗をもたらし得る研磨塵によるプラネット駆動メカニズムの汚染を防いでいる。
【0046】
フィラメントの自由端を端丸めする好適な方法は、全ての面からフィラメントにあたることである。しかし、プラネットギア204上の歯の数が静止リングギア208上の歯の数のちょうど半分であれば、プラネットキャリアが回転される時に、プラネットギアのピッチ円C上のどの点も直線を刻み、その線が静止リングギア208の直径となるであろう。プラネットキャリア210の各回転は、ピッチ円上の同じ点を継続的に同じ直線に沿って動かすであろう。これは、カルダン運動として知られている。この直線は、フィラメントに二つの面のみからあたるであろう。
【0047】
しかし、プラネットギア204に対する静止リングギア208の歯の割合を、一般的には少しの歯だけ、2:1よりもわずかに高く設定することにより、直線のパスはわずかに偏差させられ得る。この歯の割合で、プラネットキャリア210が回転されると、プラネットギア204のピッチ円C上のどの点(図9)も、プラネットギア204の各回転の度に方向をわずかに変化させる直線を刻む。研ぎホイール上の点によるこの偏差した直線は、研ぎホイールがフィラメントの自由端に全ての面からあたることを許容し、その結果均一な端丸めが行われ得る。
【0048】
研ぎホイール202がプラネットギア204に取り付けられて、研ぎホイールの中心がピッチ円C上にある場合、研ぎホイールは、そのストロークの端で瞬間的に停止して、ほとんど同じパスすなわち上記の偏差した直線に沿って方向を反転する傾向にある。これにより、一般的に、研がれるフィラメントは、「入り」ストロークの間に研ぎホイール202により片持ち状態で曲げられ、そして、研ぎホイール202が方向を反転する時に、フィラメントが面からそれてねじられ得る。この動作は、フィラメントに損傷を与え得て、および/または、良好に丸められた端24を産出できない。このように、研ぎホイール202はその中心がピッチ円Cの内側の点に固定されて取り付けられていることが好ましく、それにより、研ぎホイール202は直線よりむしろ楕円を刻む。研ぎホイール202がその遠地点に近づく時、研ぎホイール202はフィラメントを回転させはじめ、突然ではなく多少なりとも段階的に反対に曲げるようにする。上述の通り刻まれた線の方向におけるわずかな変化は、前記楕円の大径の方向を変化させて、研ぎホイールの全楕円パスの方向の継続的な変化をもたらす。フィラメントが全ての面からあてられるようにする偏差した直線と、フィラメントが片持ち状態で曲がらないようにする楕円パスと、の両方を組みあわせることにより、良好に丸められたフィラメントが提供される。
【0049】
研ぎホイール202は、その中心点がピッチ円の外側にあるように取り付けられることも望ましく、それによっても楕円パスが得られる。さらに、研ぎホイール上の所定の点のみが偏差した楕円パスを刻むと理解されるべきである。研ぎホイール上の他の全ての点は、つぶれて直線になった小さいセットや、円を刻む小さいセットや、様々な楕円パターンを刻む。しかし、大多数は、楕円パターンのなんらかの形状を刻み、前記の装置を用いて端丸めされるフィラメントは良好に丸められる。
【0050】
(供給処理)
図4−図5を参照して、ロープ22はスプール26から房付け機械20内へと供給される。ロープ22は、供給装置30とマニホールド60とを通って、案内面穴50(図6A参照)及び51を介して貫通され、これにより、一般的にロープ22はモールドバー28に向けた軌道に維持される。
【0051】
初期の貫通の間、ロープ22は、マニホールドの底66の丁度上の点まで房付け機械20内に供給される。図3A−図3Bを参照して、ロープ22は、静止クランプ装置59と連携して、供給装置30により房付け機械20を通って前進される。マニホールドの底66の丁度上のロープ22について始まるシーケンスを説明すると、供給装置30が左に偏らされて、全てのロープ22をクランプする(図3Aの工程120)。端丸め装置200は、マニホールド60の案内面51の下方の位置(図14)に移動される(図3Aの工程122)。供給装置30は前進されて、ロープ22の自由端24を端丸め装置200(図15)の研ぎホイール202と接触するようにし(図3Aの工程124)、静止クランプ装置59が偏らされて、全てのロープ22をクランプする。ロープ22の自由端24が十分に丸められると、静止クランプ装置59は全てのロープ22のクランプを緩めるように偏らされ、供給装置30は、研ぎホイール202からマニホールドの底66の丁度上の点までロープ22を後退させ、端丸め器200はその元の位置まで戻される(図3Aの工程126)。モールドバー28は、マニホールドの底66と係合するように上方に移動される(図3Aの工程127)。
【0052】
供給装置30のピストン34は、通過している全てのロープ22をクランプするように偏らされ続け(図7A−図7Cに示すように左に偏らされている)、静止クランプ装置59は、ロープ22が自由に動けるように偏らされる。供給装置30は下方に移動され、ロープ22をモールドバー28(図16)に向けて前方に前進させる(図3Aの工程128)。移動距離D1は、マニホールドの底66の丁度上の点からモールドバー28のより浅い有底穴82、84の底78までに対応していて、それはより短い房12(図1)に対応しており、従って、ロープ22の自由端24はモールドバー28のより浅い有底穴82、84の底78(図17A)へと前進される。
【0053】
静止クランプ装置59のピストン64は、その後、反対方向に偏らされて全てのロープ22をクランプし、供給装置30のピストン34は、中心に偏らされて(図6A−図6C)全てのロープ22のクランプを緩めるようにする(図3Aの工程130)。供給装置30は、その後、ロープ22に沿って後方に、完成品のより短い剛毛12とより長い房14(図1)との間の長さの差と等しい距離、すなわち、図17Aの距離D2、だけ移動する(図3Aの工程132)。静止クランプ装置59は、供給装置30が上方に移動する際に、供給装置30とロープ22との摩擦によってモールドバー28からロープ22が離脱することを防ぐ。
【0054】
供給装置30のピストン34は、次に、右に偏らされて、完成品においてより長い剛毛14(図1)となるロープ22を(図8A−図8Cに示すように)選択的にクランプし、静止クランプ装置59は、偏らされて、浅い穴の底に前進されたロープ22をクランプする(図3Aの工程134)。供給装置30はその後、距離D2だけ下方に移動し、残りのロープ22をモールドバー28のより深い有底穴86の底79(図17B)にまで前進させる(図3Aの工程136)。
【0055】
静止クランプ装置59は、その後、全てのロープ22をクランプし、供給装置30は、全てのロープ22のクランプを緩めるようにする(図3Aの工程138)。供給装置30は、その後、約0.10インチだけ上方に移動される(図3Bの工程140)。供給装置30は、その後、全てのロープ22をクランプし、静止クランプ装置59は、全てのロープ22のクランプを緩めるようにする(図3Bの工程142)。供給装置30とモールドバー28とは、同時に、約0.10インチだけ下方に移動する(図3Bの工程144)。
【0056】
静止クランプ装置59は、その後、偏らされて全てのロープ22をクランプし、以下に詳細に論じるように、剛毛はロープ22から刃70により切断される(図3Bの工程146)。刃70は、ロープ22をマニホールドの底66と同じ高さで切断する。次に、供給装置30のピストン34は、偏らされて全てのロープ22のクランプを緩めるようにし(図7A−図7C)、静止クランプ装置59は、偏らされて全てのロープ22をクランプする。供給装置30はロープ22に沿って上方に移動して、当該供給装置30に約1/2インチの緩みを与え、ロープ22を次のサイクルの間(図14)供給する(図3Bの工程148)。モールドバー28が完全に満たされない場合(図3Bの工程150)、モールドバー28は新しい空の区画がマニホールド60の案内面50と一直線になるように前進され(図3Bの工程152)、上記の処理が繰り返される。モールドバー28が剛毛で完全に満たされた場合、当該モールドバー28は取り出されて、新しいモールドバーが房付け機械20に挿入される(図3Bの工程150)。
【0057】
図4に示すように二つの供給装置が使用される場合、上記の工程は両方の供給装置30に関して同じであり、二つの供給装置は全体的に工程を同時に実行する、と考えられる。また、単一の静止クランプ装置59のみが、二つの供給装置30と連携するために必要とされる。
【0058】
(フィラメントを剛毛長に切断する工程)
図18−図20を参照して、ロープ22は、マニホールド60の案内面51から通過して出てモールドバー28内に入る。刃70は、マニホールドの底66に可動に取り付けられており、マニホールド60の案内面51から出るロープ22と係合しない位置から係合する位置にまで移動することができる。
【0059】
房12、14は、ロープ22から刃70により切断される。モールドバー28と供給装置30とは、同時に、約0.10インチだけ下方に移動し、刃70がモールドバー28とマニホールドの底66との間を自由に通過できるようにすると共に、モールドバー28の完成した房がモールドバー28の頂上面76より上方に突出できるようにする。静止クランプ装置59は、偏らされ全てのロープ22をクランプする。刃70は係合して、ロープ22をマニホールドの底66と同じ高さで切断し、係合を解除して、モールドバー28が割り送られて新しいロープ22が挿入されることを可能にする。モールドバー28から突出している端は、ハブラシ柄部18がその周囲に射出成形される時に、ハブラシ10内に固定される。モールドバー28内の自由端24は、完成ハブラシ10の剛毛(図1)の作用端となる。
【0060】
(房付け処理を繰り返す工程)
房12、14、16が上記の通り所定長さに切断された後、モールドバー28は割り送られて、モールドバー28の空の区画がマニホールド60の案内面51と同一直線上にされる。上記処理は、モールドバー28の区画の全てが剛毛をロードされるまで続けられる。モールドバー28はその後房付け機械20から取り出され、新しいモールドバー28に取り替えられる。
【0061】
モールドバーが完全に満たされると、モールドバー28は、射出成形機械に移される(図3Bの工程156)。そこでは、それは、図22に示すように、モールドキャビティ80の一部分を既定する。射出成形機械に行く前に、房は加熱工程により互いに融合され得る。これは、従来技術に既知の通り、剛毛の端にアンカーを産出する。樹脂がモールドキャビティ80の中に注入され、柄部18がモールドキャビティ80内に延びる房12、14、16部分の周囲に形成されて、柄部18(図23)内に剛毛がしっかりと固定される(図3Bの工程158)。完成ハブラシ10は、その後、包装ステーションに送られる(図3Bの工程160)。
【0062】
(引張装置)
図24A及び図24Bを参照すると、スプール26と房付け機械20との間で一つの問題が起こり得る。ロープ22が異なる長さで前進されるので、スプール26と房付け機械20との間の緩みは、あるロープ22から次のロープでは変化し、その変化量は房付け機械20のサイクル毎に増加する。最終的には、緩みがロープ22にループ88(図24A)を作り、それは所定面からはずれて自身の回りで回転し(図24B)、やがてほつれや切れ目を引き起こし得る。各ロープ22を別々の引張装置に通すことは、典型的には、高価であるし、貫通するのが難しい。さらに、個々の引張装置は、増大する変化長を補うという問題を抱え得る。
【0063】
均一な張力を提供するために、本発明は図25に示す引張装置90を用いる。ロープ22は、二つの平行プレート92及び94の間をガイド96及び96Aを通って貫通される。ガイド96及び96Aは、一般的に略同一直線上にある。二つの平行プレート92及び94は、好ましくはガラスやポリカーボネートのような透明物質からできており、オペレータが引張装置90内のロープ22を観察できるようになっている。平行プレート92、94は隔てられて、ロープ22が房付機械20に向かって動けるようになっている一方、ロープが所定面から外れて自身をはじく傾向を減らしている。一般的に、プレートの間隔は約2から5mmである。
【0064】
側壁98及び98Aは、二つの平行プレート92、94を接続し、図25に示すように平行プレートの全高さに広がっていても、平行プレート92、94の高さの一部に対して広がっていてもよい。側壁98及び98Aは、典型的には、平行プレート92、94を離しつつ接続する、ゴムのガスケットである。ガイド96、96Aは、一般的に平行プレート92、94の頂上に向かって配置された側壁98、98A内の穴である。
【0065】
上壁99と底壁99Aも平行プレートを接続している。上壁99と底壁99Aとは、図25に示すように平行プレート92,94と同じ長さか、その長さの一部であり得る。上壁99及び底壁99Aは、典型的には、平行プレート92、94を離しつつ接続する、ゴムのガスケットである。上壁99は、流体95、例えば圧縮空気または水、が通される一つまたは一連の開口を有している。流体95は、ロープ22上を通り、ロープの長さにかかわらず各個別のロープ22の張力を保つ。流体95は、その後、底壁99Aの開口(図示せず)を、または、底壁が平行プレート92、94の全長よりも小さい長さの場合底壁99Aの周囲を、通る。一般的に、流体は、ガイド96及び96A間に引かれた線に略垂直な、好ましくは垂直から±5度以内の、方向に流れる。約500cfmの流速が、典型的なフィラメントのために用いられ得るが、フィラメント、ロープのサイズ、平行プレートの間隔によっては、他の流速が必要とされ得る。
【0066】
引張装置90は、各ロープ22における張力を保ちそれにより障害を防ぐための簡単かつ効率的な方法である。熱水が流体95として用いられると、引張装置は、製造中にフィラメントがアニールされていなければ、フィラメントをアニールする機能も果たし得る。さらに、引張装置を押し出し器とスプール糸巻きとの間に載置することにより、フィラメントがスプールに押し出されて巻き付けられる時に、引張装置はフィラメントをアニールするのに用いることができる。
【0067】
他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。例えば、本発明の装置と方法は、ハブラシヘッドに垂直な、および/または、同じ長さの房を有するハブラシを製造することにも好適である。さらに、記載の装置と方法は、ハブラシだけではなく、他の種類のブラシを形成するために用いることができる。さらに、ロープはスプールから供給されるように記載されているが、ロープは房付け機械へ任意の所望の態様で供給され得る。
【0068】
他の実施の形態では、モールドバーはクランプする穴を有するように製造され得て、それは上記のような有底穴を要さない。ロープは所望の深さに前進されてその後適切な位置でクランプされる。また、端丸め工程は、ブラシが別の方法で完成された後、最後に仕上げられ得る。
【0069】
さらに、ロープは、マニホールドを通ってまっすぐ前進され、マニホールドの角度づけされた穴内に曲げられ得る。例えば、いくつかの状況では、マニホールドの案内面は互いに邪魔しあい、案内面が直線上になるべきであるか、少なくともマニホールドの角度づけされた穴に合わないことがある。このような状況下では、ロープはモールドバーに向かって供給されて、モールドバー内に従うよう曲げられる。また、ロープは、二つの異なる深さだけでなく、複数の深さに供給できる。例えば、供給装置の選択性を使って、ロープは三つ以上の異なる深さに前進され得る。
【0070】
他の実施の形態では、選択的な供給装置は、異なる直径のロープが通って供給される時に、ピストン内に安全くぼみを含み得る。より太いロープはより従順で、適所でそれらをクランプするのにより強い力を要す。しかし、細いロープはあまり従順でなく、より太いロープを掴むのに必要とされる力により切断され得る。安全くぼみは、より細いロープを案内するピストンの案内面の頂上と底において切断され、それにより、より細いロープの切断を防いでいる。
【図面の簡単な説明】
【0071】
【図1】図1は、異なる方向に異なる角度で延びる剛毛の房を有するハブラシの斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態による房付け機械によって履行される一般的な工程のフロー図である。
【図3】図3A及び図3Bは、房付け機械によって履行される特別な工程のフロー図である。
【図4】本発明の一実施の形態による房付け機械の部分断面正面図である。
【図5】図4に示される房付け機械の側面図である。
【図6A】図6Aは、線6A−6Aに沿った図4に示される房付け機械の供給装置の上面図であり、供給装置は偏らされていない状態で示されている。
【図6B】図6Bは、線6B−6Bに沿った図6Aに示される供給装置の断面図である。
【図6C】図6Cは、図6Bに示される供給装置の一部の拡大図である。
【図7】図7A乃至図7Cは、図6A乃至図6Cに対応した図であり、供給装置が片側に偏らされている。
【図8】図8A乃至図8Cは、図6A乃至図6Cに対応した図であり、供給装置が図7A乃至図7Cに示されるのと反対側に偏らされている。
【図9】図9は、本発明の一実施の形態による端丸め装置の上面図である。
【図9A】図9Aは、図9の端丸め装置の斜視図である。
【図10】図10は、図9の端丸め装置の側面断面図である。
【図11】図11は、本発明の一実施の形態による静止クランプ装置の上面図である。
【図12】図12は、本発明の一実施の形態によるモールドバーの上面図である。
【図13】図13は、図12のモールドバーの一つのハブラシキャビティの斜視図である。
【図14】図14は、図4に示される房付け機械の正面図であり、房付け機械の様々な要素の動きを示す。
【図15】図15は、図4に示される房付け機械の正面図であり、房付け機械の様々な要素の動きを示す。
【図16】図16は、図4に示される房付け機械の正面図であり、房付け機械の様々な要素の動きを示す。
【図17A】図17Aは、剛毛が挿入されていることを示す図12のモールドバーの一部の側面断面図である。
【図17B】図17Bは、剛毛が挿入されていることを示す図12のモールドバーの一部の側面断面図である。
【図18】図18は、剛毛が挿入された図12のモールドバーの斜視図である。
【図19】図19は、刃が係合して剛毛が切断される図18のモールドバーの斜視図である。
【図20】図20は、刃が解除して剛毛が切断された図19のモールドバーの斜視図である。
【図21】図21は、モールドバー内の剛毛と先端の房が挿入されているのを示す図12のモールドバーの側面断面図である。
【図22】図22は、剛毛の周囲にハブラシ柄部を形成するため、ハブラシモールドの残りと係合された図12のモールドバーの側面断面図である。
【図23】図23は、図1のハブラシの側面断面図である。
【図24】図24A及び図24Bは、自身でループしている剛毛のロープの側面図である。
【図25】図25は、図4に示される房付け機械で使用するのに適した引張装置の斜視図である。
【0001】
本発明は、口腔用ブラシの房付けのための方法及び装置に関している。
【背景技術】
【0002】
従来のハブラシは、一般に、口腔用ブラシ柄部のヘッドに取り付けられた剛毛の房を含んでいる。最近まで、剛毛は、一般的にブラシのヘッドの上面に垂直に取り付けられており、房は同じ長さであった。剛毛をこの方向に取り付けるための方法および装置は公知である。
【0003】
近年、口腔ケア(お手入れ)産業は、様々な長さの房、および/または、ハブラシのヘッドに対して異なる角度に延びる房、を有するハブラシの利点を認識している。異なる角度に延びる房を有するハブラシが、図1に示される。
【0004】
ハブラシを製造する一つの方法は、完成した(端丸めされた)剛毛の房を未完成の端がモールドキャビティ内に延びるように載置する工程と、房の未完成の端の周囲にハブラシ本体部を射出成形により形成し、それによりハブラシ本体部に房を固定する工程と、を含む。完成ハブラシの房の所望の配置に対応する有底穴を有するモールドバーにより、房はモールドキャビティ内で保持される。完成した剛毛は、フィラメント(繊維)のロープをスプールから巻きほどく工程と、フィラメントの自由端を端丸めする工程と、フィラメントの自由端の直後のロープの一部を切断して所望の長さを有する剛毛を形成する工程と、マガジンと呼ばれる長方形の箱に当該剛毛を載置する工程と、を含む処理により形成され得る。房は、マガジンから剛毛の群を抜き取ることによって、形成される。
【0005】
剛毛はマガジンに入れられる時、マガジンを最終的に占め得る何千もの剛毛において高さの均一性が得られるように、詰められる。しかし、高さの不揃いは発生しやすく、完成ハブラシにおいて受け入れがたい欠陥をもたらし得る。例えば、単一の剛毛がマガジンから選び取られてモールドバーに挿入される時に、この剛毛がマガジンから突出している場合、当該突出した剛毛は完成ハブラシの後方から突出し得る。
【0006】
剛毛がマガジンから選び取られてモールドバーを満たす機械に移される時にも問題は起り得る。選び取る装置は、房を形成するのに適切な数の剛毛を繰り返し選ぶようにする。
【0007】
しかし、この仕事に固有の難点は、モールドバーの有底穴に対して小さすぎるか大きすぎる剛毛の房をもたらし得ることである。房が小さすぎると、有底穴は十分には満たされず、柄部が形成される時にプラスチックが穴に流れ込んでしまう。房が大きすぎると、一つまたはいくつかの剛毛がモールドバーに入れず、むしろ脇に巻いてモールドバーへの房の完全な挿入を妨げてしまい、それは成形を妨害する可能性がある。
【0008】
マガジンからモールドバーへ予め切断された房を移す際に固有な問題は、完成したハブラシにおいて房が異なる長さを有し、および/または、異なる角度に延びるというように房が配置されなければならない時に、一般に悪化される。
【発明の開示】
【0009】
本発明は、ハブラシを製造するための方法及び機械装置に特徴がある。これらの方法及び機械装置は、特に、異なる長さを有し、及び/または、異なる角度でハブラシヘッドから延びる剛毛の房を有するハブラシを形成するのに有用である。本件発明者は、かかるハブラシが、連続するフィラメントのストランド(索)の自由端をモールドバーに前進させる工程を含む射出成形処理により、比較的簡単かつ経済的に製造可能であることを知見した。フィラメントは、フィラメントの自由端がモールドバーの穴の中に前進されるまで、剛毛長に切断されず、従って上記のように切断された房を取り扱う時に発生しがちな問題を減じたり除いたりできる。その結果、本発明の機械及び方法は、効率的かつ経済的であり、房付け問題のために拒絶されなければならないハブラシの数を減じる傾向にある。幾つかの実施では、自由端は、単一の選択クランプ装置を用いて、異なる深さの有底穴の中に選択的に前進される。選択的な前進を行うために単一の装置を使用することは、比較的小さくて小型の房付け機械をもたらす。
【0010】
一態様では、本発明は、その方法は、
(a)複数の長い連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)の各自由端を、モールドバーの対応する有底開口内に供給する工程であって、前記有底開口の少なくとも幾つかは異なる深さを有しており、前記ストランドは前記自由端が前記有底穴の底面に隣接するまで前進される、という工程と、
(b)工程(a)の間、前記ストランドの1以上を単一の選択クランプ装置によって選択的にクランプする一方、当該選択されたストランドを前進させる工程と、
(c)前記フィラメントのストランドを切断し、切断された各ストランドの一部が前記モールドバーの表面の上方に延びるようにする工程と、
(d)前記モールドバーをモールディング機械内に載置し、前記モールドバーにより部分的に規定されると共にハブラシの本体部を形成するような形状のモールディングキャビティ内に前記フィラメントの上方部分が延びるようにする工程と、
(e)前記モールディングキャビティに樹脂を供給して、前記上方部分の周囲にハブラシ本体部を形成する工程と、
を含む、ハブラシを製造するための方法を特徴としている。
【0011】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。前記方法は、前記自由端を前記有底穴に挿入する前に前記自由端を端丸めする工程を更に含んでいる。各ストランドの大きさは、ハブラシの剛毛の房の所定の大きさに対応している。各ストランドは、対応する有底穴に十分に緊密に適合して、樹脂が前記モールドに供給される時、樹脂は前記穴内に流れることが妨げられている。前記有底穴の少なくとも幾つかは、前記モールドバーの頂上面に対してある角度で延びるように構成されている。前記有底穴の少なくとも幾つかは、他とは異なる角度で延びるように構成されている。前記方法は、前記複数のストランドを単一のスプールから巻きほどく工程を更に含んでいる。前記方法は、前記ストランドを引っ張って、巻きほどく間、前記ストランドを略均一の張力とする工程を更に含んでいる。前記引っ張り工程は、圧縮ガス、例えば圧縮空気、が前記ストランド上に吹きかけられるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる。前記供給工程は、射出成形工程を含んでいる。
【0012】
他の態様では、本発明は、
(a)複数の長い連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)の各自由端を、モールドバーの対応する有底穴内に供給する工程であって、当該有底穴の少なくとも幾つかは前記モールドバーの頂上面に対して異なる角度で当該モールドバー内に延びている、という工程と、
(b)工程(a)の間、前記ストランドの1以上を選択的にクランプする一方、当該選択されたストランドを前進させる工程と、
(c)前記フィラメントのストランドを切断し、切断された各ストランドの一部が前記モールドバーの表面の上方に延びるようにする工程と、
(d)前記モールドバーをモールディング機械内に載置し、前記モールドバーにより部分的に規定されると共にハブラシの本体部を形成するような形状のモールディングキャビティ内に前記フィラメントの上方部分が延びるようにする工程と、
(e)前記モールディングキャビティに樹脂を供給して、前記上方部分の周囲にハブラシ本体部を形成する工程と、
を含む、ハブラシを製造するための方法を特徴としている。
【0013】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。前記方法は、前記自由端を前記有底穴に挿入する前に前記自由端を端丸めする工程を更に含む。前記方法は、前記複数のストランドを単一のスプールから巻きほどく工程を更に含む。前記方法は、前記ストランドを引っ張って、巻きほどく間、前記ストランドを略均一の張力とする工程を更に含む。前記引っ張り工程は、圧縮ガスが前記ストランド上に吹きかけられるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる。前記供給工程は、射出成形工程である。
【0014】
更なる態様では、本発明は、連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)から、モールディングキャビティの一部を規定するよう構成されたモールドバー内に当該ストランドの自由端を供給することによって、複数のハブラシ房を製造するための装置であって、前記モールドバーは複数の有底穴を有しており、前記有底穴の少なくとも幾つかは異なる深さを有しており、各有底穴は単一のストランドを受容するよう寸法が決められている、という装置を特徴とする。前記装置は、(a)各自由端が対応する有底穴の底面まで挿入されるように、選択されたストランドの自由端を前記モールドバーの前記開口内に前進させるよう構成された単一の選択クランプ装置と、(b)選択されたストランドの前進中に、ある固定された軸位置に非選択のストランドを維持するよう構成された静止クランプ装置と、を含む供給装置を備えている。
【0015】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。前記装置は、前記自由端が前記有底開口内に前進される前に当該自由端の端丸めを行うべく位置決めされた端丸め器を更に含む。前記装置は、前記ストランドが前記開口内に前進された後で前記フィラメントを切断する切断装置を更に含む。前記端丸め器は、前記自由端と係合するよう、及び、係合を解除するよう移動されるべく構成されている。前記有底穴の少なくとも幾つかは、前記モールドバーの頂上面に対してある角度で延びるように構成されている。前記供給装置は、前記ストランドを前記有底穴と同一の角度で前進させるように構成されている。前記装置は、第2の供給装置を更に備え、前記第1及び第2の供給装置は、前記ストランドを前記有底穴の異なる角度に対応する角度で前進させるように構成されている。
【0016】
本発明の他の態様は、ある供給方向に異なる速度で房付け機械に向けて供給されている連続するストランドに略均一の張力を働かせるための方法であって、前記供給方向に略垂直な方向で前記連続するストランド上に流体を流す工程を含む、という方法を含む。前記方法は、前記ストランドが通過させられるチャンバを通して前記流体を流す工程、を更に含む。前記チャンバは、一対の間隔の空いたプレートから構成される。前記プレートは、2乃至5mm離されている。前記チャンバは、前記ストランドが通過して入る入口と、前記ストランドが通過して出る出口と、を含むように構成されており、前記入口及び出口は、略同一直線上にある。前記流体は、空気のような、圧縮ガスである。他の実施の形態では、前記流体は、水のような、液体である。前記ストランドは、一群のフィラメントから、あるいは、単一のフィラメントから、成り得る。
【0017】
幾つかの実施は、以下の特徴の一つ以上を含んでいる。ハブラシの房を製造するための装置は、ある供給方向に異なる速度で、ハブラシの房を製造するための当該装置に向けて供給されている複数の長い連続したストランドに略均一の張力を働かせるための装置であって、少なくとも部分的に閉鎖されたチャンバを規定する対向プレートと、流体を前記チャンバに供給するよう構成された供給装置と、を含み、前記チャンバは、前記ストランドが通過して入る入口と、前記ストランドが通過して出る出口と、を含んでいる、という装置を更に含んでいる。前記入口及び出口は、略同一直線上にある。前記チャンバは、前記供給方向に略垂直な方向で前記流体を流すように構成されている。前記対向プレートは、約2乃至約5mm離れている。前記流体は、圧縮空気のような、圧縮ガスであり得る。前記流体は、水のような、液体であり得る。
【0018】
本発明の実施の形態の詳細は、添付の図面と以下の説明に記載される。本発明の他の特徴及び利点は、当該説明及び当該図面から、及び、請求項から明らかである。
【0019】
本発明の好適な処理は、一般的に以下の工程を含んでおり、それはここで簡潔に論じられて、以下にさらに詳細に説明される。
【0020】
以下に記載の処理は、例えば図1に示すように異なる長さで異なる角度に延びる房12、14、16を有するハブラシ10を製造するのに適している。房の配列は、ここでは房形状と称される。房は、所望の房形状を有していて射出成形キャビティの一部として房の周りに柄部18を形成するために使用されるモールドバー28(図12と図13)に、保持されている。
【0021】
一般的に図2及び図4を参照すると、剛毛材料のフィラメント(繊維)群が複数のロープ22で提供されており、各ロープ22は直径とフィラメントの数について完成ハブラシ上の房に一致している。ロープ22の自由端24は、房付け機械20に入る(図2の工程110)。初期の貫通工程の後、ロープ22はスプール26から房付け機械20を通して連続的に供給される(図2の工程111)。ロープ22の自由端24は、モールドバー28に前進される(図16と図2の工程114)前に、端丸めされる(図15と図2の工程112)。ロープ22の自由端24がモールドバー28内に入ると、剛毛は所定長さに切断される(図18−図19と図2の工程116)。各モールドバー28は複数のハブラシを生産するように構成されており(図12)、この処理は全モールドバー28が剛毛で満たされるまで続けられる(図2の工程117)。モールドバー28が剛毛で満たされると、モールドバー28は柄部18が剛毛の周囲に形成される射出成形部位に前進される(図22と図2の工程118)。
【0022】
モールドバー28への導入の前に、ロープ22におけるフィラメントの自由端24は、房付け機械20内で端丸め装置200により端丸めされる(図9)。本発明の端丸め装置200は、低プロファイルかつ空気駆動であり、それによりロープ22の自由端24は房付け機械20内で端丸めされ得る。従来の電気モーター駆動の端丸め装置は、簡単には房付け機械内に適合せず、重すぎてロープ22の自由端24とすばやく係合したり係合を解除したりできない傾向にある。空気駆動の端丸め器200は、より小さな機械を可能にし、それにより貴重な据え付け面積を保存する。
【0023】
図4を参照すると、ロープ22は、房付け機械20を通ってモールドバー28の方に、供給装置30により前進させられる。供給装置30は、以下に論じるように、図1の房12、14、16の房長に対応するモールドバー28内の異なる深さに、個々のロープ22を選択的に前進させるように構成されている。この選択的な前進機能により、異なる長さの房を有するハブラシ10の効率的かつ経済的な製造ができる。
【0024】
房付け機械20は、任意の所望数の供給装置30を含むことができ、図4には二つが示されている。複数の供給装置30は、図4に示すように鉛直に対して異なる角度を向くことができ、ロープ22が対向する角度でモールドバー28内に前進されることを許容する。その結果、図1に示すように、異なる角度に延びる房を有する完成ハブラシ10となる。選択的な前進機能により、より小さい房付け機械が可能であり、それにより処理がモールドバーのより近くで起きるようにして、房損傷や供給問題を最小にできる。
【0025】
房付け機械20は、また、ロープ22が供給装置30を通過した後に通過するマニホールド60をも含む。マニホールド60は、ロープ22をまっすぐにモールドバー28へのパス上に保つ案内面51を有する。マニホールド60内には静止クランプ装置59があり、それは以下に十分に記載されるように、供給装置30および刃70と共に機能を果たす。また、マニホールド60上に可動に取り付けられているのは、端丸め装置200であり、それはロープ22の自由端24と係合し且つ係合を解除するように移動可能である。
【0026】
図12、図13、図17A及び図17Bを参照すると、房付け機械20は、各ロープ22の自由端24をモールドバー28の有底穴82、84、86内に前進させる。各有底穴は、一つのロープ22を緊密に適合する係合状態で受容するような形状と大きさにされている。各穴82、84、86は、所望の房形状を提供する深さ及び角度に仕上げられている。各穴82、84、86は、各ロープ22の完成自由端24が適正な深さに適正な角度で挿入されて、房付け機械20により満たされる。
【0027】
ロープが十分にモールドバー28内に前進させられた後、すなわち、各ロープ22の自由端24がモールドバー28の各有底穴82、84、86の底78、79に接触した後、フィラメントは静止クランプ装置59によりクランプされ、各フィラメントの一部がモールドバー28の頂上面76上に延びるように切断される。この部分はモールドキャビティ80内に延びて(図22参照)、射出成形されるハブラシ本体部18内に埋め込まれる。フィラメントの端丸めされた自由端24は、完成ハブラシ10(図1)内の剛毛12、14、16の自由端であり、あるいは、作用端である。各モールドバー28は、図12に示すように、複数のハブラシを生産するように構成されている。従って、切断後、モールドバー28は、満たされていない有底穴82、84、86の次のセットに割り送られる(割り出しされる)か、あるいは、モールドバー28が満たされている場合は、取り出されて、モールディングキャビティ80部分を規定するために用いられる射出成形機械(図示せず)に直接、または、アンカーを形成するためにフィラメントを互いに融合するような中間工程に、移行される。
【0028】
端丸めされた自由端24がモールドバー28内に十分に前進されるまで、フィラメントのロープ22は房長には切断されない。房を切断するのではなく、連続するフィラメントをモールドバー28の穴の中に供給することは、モールドバー28を剛毛で満たす時に生じてしばしば問題となる摘み工程、房を移行する工程、および、モールドバーを満たす工程を取り除き、その結果、一般的に製造上の問題をも削減する。切断された房を取り扱うことは無駄を招く可能性があるし、切断された房は処理機械内に落ち得て、それにより当該機械に問題を引き起こすこともある。
【0029】
この処理の工程と各工程を実施するために用いられる機械部品とは、ここでさらに詳細に論じられる。
【0030】
(供給装置)
上記に論じた通り、供給装置30は当該供給装置30を通過するロープ22を選択的にクランプし、クランプされたロープ22をモールドバー28に向けて前進させる。
【0031】
図6A−図6Cを参照すると、供給装置30はピストン34を有する空気圧シリンダ32を含む。図4の矢印Aに示されるように、供給装置30はフレーム48に対して全体的に鉛直の方向にスライド38に沿って動き、カム36により動かされる。送りネジ40と送りネジナット42とによりカム36に接続されたモーター44が、カム36を駆動する。
【0032】
図6A−図6Cを参照すると、供給装置30はロープ22が通過する案内面穴50を有する。これらの案内面穴50は、シリンダ32およびピストン34の両方を含む供給装置30を貫通して、マニホールド60を通って延びる案内面穴51と連通する。このように、案内面穴50及び51は、房付け機械20の頂上からモールドバー28への連続する通路を規定する。案内面穴50は、ハブラシの柄部18内に成形される剛毛12、14の房の最終形状のように形成される。案内面穴50は、房付け機械20を通ってロープ22を案内し、下記に記述されるような選択的なクランプを提供する。
【0033】
供給装置30のピストン34は、図6A−図6Cに示すように中心に、図7A−図7Cに示すように左に、または、図8A−図8Cに示すように右に、偏らせることができる。図6A−図6Cに示すようにピストン34が中心に偏らされている時、案内面穴50は一般的に一直線にされて、ロープ22をグリップしない。ピストン34内のある案内面穴52は、ロープ22をグリップする時に選択性を与えることのできる細長い穴である。ピストン34が左に約0.020インチ偏らされている時、図7A−図7Cに示すように、案内面穴50と細長い案内面穴52とはすべての場所でずれて、通過している全てのロープ22をグリップする。ピストン34が右に約0.020インチ偏らされている時、図8A−図8Cに示すように、細長くない案内面穴50のみがずれて、供給装置30は当該ずれた穴を通過するロープ22のみをグリップできる。
【0034】
下記に詳細に論じるように、細長い穴52により提供される選択性により、供給装置30は、所定のロープ22を他よりも遠くに房付け機械20を通って動かすことができ、それにより一つの供給装置30を用いて様々な長さの房がモールドバー28に供給され得る。選択的に所定のロープ22を動かす単一の供給装置30の一つの利点は、小型であることにある。
【0035】
本供給装置30の選択性がなければ、二つのグリップ装置が同じ仕事を達成するために必要とされ、そのため、房付け機械20の大きさと、房付け機械20にロープ22を貫通させる複雑さと、を増大させる。さらに、供給装置30の小型さにより、二つの供給装置30が(図4に示すように)互いに異なる角度で取り付けられることができ、それにより、図1に示すハブラシ10のような対向する角度の剛毛の房を有するハブラシの簡易製造を容易にできる。
【0036】
(マニホールド)
上記のように、マニホールド60は、供給装置30とモールドバー28との間にあり、ロープ22をモールドバー28へのパス上に維持すると共に端丸め装置200と静止クランプ装置59とを支持する、機械の一部である。
【0037】
図4及び図5を参照すると、マニホールド60は供給装置30の下方にある。マニホールド60に適合されているのは、静止クランプ装置59であり、それは細長い穴を用いて選択的なグリップを可能にする点で供給装置30と同様である。静止クランプ装置59は、マニホールドに可動に取り付けられたプレート64(図11)と、三つの位置間でプレート64を動かすためにプレート64に接続されたピストン62と、からなる。マニホールド60を通過する案内面51もプレート64を通過しており、ピストン62が中心位置にある時に正確に一直線になる。圧力がピストン62の一端にかけられると、プレート64内の全案内面はずれて、それにより全てのロープ22をクランプする。圧力がピストン62の他端にかけられると、プレート64内の長くない案内面のみがずれて、それにより選択されたロープ22のみをクランプする。
【0038】
マニホールド60は、端丸め装置200をも支持する。端丸め装置200は、下記に十分に記述される。端丸め装置200は、マニホールド60の案内面51より下方の位置に動かされることができ、ロープ22の自由端24は端丸め装置200と接触することができる(図14および図15)。マニホールド60は、マニホールドの底66においてT字スロット(図示せず)内に端丸め装置200を支持しており、それは端丸め装置200がマニホールドの底66に沿って動くことを許容している。
【0039】
(端丸め装置)
図9、図9Aおよび図10に詳細に示される端丸め装置200は、比較的低いプロファイルを有し、比較的軽く小型で、当該端丸め装置がフィラメントの自由端と簡単に係合し且つ係合を解除するように横方向に移動可能になっている。端丸め装置は簡単にこのように移動できるので、全房付け処理の間、フィラメントは軸方向に前進されることのみが必要で、端丸め装置と係合するために軸方向移動の面から外れて運ばれる必要はない。典型的には、端丸め装置は、高さで2インチより低く(図10の大きさH)、より好ましくは、1.5インチより低く、5ポンドより軽い。
【0040】
端丸め装置は、下記に記載の、連続的に変化する楕円研磨パスをも有し、それは、端丸め装置の研ぎ面が個々のフィラメントの自由端24に全ての面からあたるようにしており、それにより、個々のフィラメントに損傷を与えることなく均一かつ高品質な端丸めをもたらしている。
【0041】
端丸め装置200は、プラネットキャリア210を通って延びるプラネットギア204Aに固定された研ぎホイール202を含む。第二のプラネットギア204Bも、システムの均衡をとるためにプラネットキャリア210を通って延びている。プラネットギア204A、204Bは、以下に記載の通り、プラネットキャリアの下方に取り付けられた静止リングギア208と係合しており、それは、プラネットキャリアが回転する時にプラネットギアを回転させる。
【0042】
プラネットキャリア210の回転は、空気により駆動されており、プラネットキャリアの回転は、プラネットギアの静止リングギア208との係合により、プラネットギア204Aの回転を駆動する。このように、研ぎホイール202は全体的に空気駆動であり、端丸め装置の低プロファイル化と小型化に貢献している。
【0043】
プラネットキャリア210は、端丸め装置を駆動するタービンである。プラネットキャリア210は、一定の間隔を空けてプラネットキャリアの周に配列された翼(ベーン)300(図9A)に対する気流により、その軸の周りを回転する(図9の矢印A)。翼300は、圧縮空気がプラネットキャリア210を効率よく、例えば少なくとも5、000rpm、より好ましくは少なくとも10、000rpm、の高速回転で回転させるように、構成されている。プラネットキャリア210はラジアル/スラストベアリング214内に位置しており、それは、プラネットキャリア210に開口304を通して圧縮空気を供給するための空気マニホールド216を含んでいる(図9A)。
【0044】
上記の通り、プラネットキャリア210が回転する時、プラネットギア204A、204Bは静止リングギア208と係合する。静止リングギア208はラジアル/スラストベアリング214に圧入されていて、プラネットギアにより係合される時に移動しない。その結果、当該係合により、プラネットギア204A、204Bは、プラネットキャリア210の回転方向と反対の方向に(図9の矢印B)それらの軸の周りを回転する。静止リングギア208とプラネットギア204A、204Bとは共に、下記に論じる偏差した楕円軌道に研ぎホイール202を駆動する、プラネット駆動メカニズム206を規定する。
【0045】
プラネットキャリア210は駆動メカニズムとして、および、(モーター駆動の端丸め装置において必要とされるボールベアリングに替わる)空気ベアリングとして作用するため、端丸め装置200は比較的少ない部品のみを要し、さらにその低プロファイル化と小型デザイン化に貢献している。さらに、空気を潤滑剤として使用することにより、上記に論じた通り、フィラメントを汚染し得る液体潤滑を必要とすることなく、非常に高い回転速度が可能となる。さらに、プラネットキャリア210は、研ぎホイール202とプラネット駆動メカニズム206との間にバリアを提供し、それにより、ギアの早期消耗をもたらし得る研磨塵によるプラネット駆動メカニズムの汚染を防いでいる。
【0046】
フィラメントの自由端を端丸めする好適な方法は、全ての面からフィラメントにあたることである。しかし、プラネットギア204上の歯の数が静止リングギア208上の歯の数のちょうど半分であれば、プラネットキャリアが回転される時に、プラネットギアのピッチ円C上のどの点も直線を刻み、その線が静止リングギア208の直径となるであろう。プラネットキャリア210の各回転は、ピッチ円上の同じ点を継続的に同じ直線に沿って動かすであろう。これは、カルダン運動として知られている。この直線は、フィラメントに二つの面のみからあたるであろう。
【0047】
しかし、プラネットギア204に対する静止リングギア208の歯の割合を、一般的には少しの歯だけ、2:1よりもわずかに高く設定することにより、直線のパスはわずかに偏差させられ得る。この歯の割合で、プラネットキャリア210が回転されると、プラネットギア204のピッチ円C上のどの点(図9)も、プラネットギア204の各回転の度に方向をわずかに変化させる直線を刻む。研ぎホイール上の点によるこの偏差した直線は、研ぎホイールがフィラメントの自由端に全ての面からあたることを許容し、その結果均一な端丸めが行われ得る。
【0048】
研ぎホイール202がプラネットギア204に取り付けられて、研ぎホイールの中心がピッチ円C上にある場合、研ぎホイールは、そのストロークの端で瞬間的に停止して、ほとんど同じパスすなわち上記の偏差した直線に沿って方向を反転する傾向にある。これにより、一般的に、研がれるフィラメントは、「入り」ストロークの間に研ぎホイール202により片持ち状態で曲げられ、そして、研ぎホイール202が方向を反転する時に、フィラメントが面からそれてねじられ得る。この動作は、フィラメントに損傷を与え得て、および/または、良好に丸められた端24を産出できない。このように、研ぎホイール202はその中心がピッチ円Cの内側の点に固定されて取り付けられていることが好ましく、それにより、研ぎホイール202は直線よりむしろ楕円を刻む。研ぎホイール202がその遠地点に近づく時、研ぎホイール202はフィラメントを回転させはじめ、突然ではなく多少なりとも段階的に反対に曲げるようにする。上述の通り刻まれた線の方向におけるわずかな変化は、前記楕円の大径の方向を変化させて、研ぎホイールの全楕円パスの方向の継続的な変化をもたらす。フィラメントが全ての面からあてられるようにする偏差した直線と、フィラメントが片持ち状態で曲がらないようにする楕円パスと、の両方を組みあわせることにより、良好に丸められたフィラメントが提供される。
【0049】
研ぎホイール202は、その中心点がピッチ円の外側にあるように取り付けられることも望ましく、それによっても楕円パスが得られる。さらに、研ぎホイール上の所定の点のみが偏差した楕円パスを刻むと理解されるべきである。研ぎホイール上の他の全ての点は、つぶれて直線になった小さいセットや、円を刻む小さいセットや、様々な楕円パターンを刻む。しかし、大多数は、楕円パターンのなんらかの形状を刻み、前記の装置を用いて端丸めされるフィラメントは良好に丸められる。
【0050】
(供給処理)
図4−図5を参照して、ロープ22はスプール26から房付け機械20内へと供給される。ロープ22は、供給装置30とマニホールド60とを通って、案内面穴50(図6A参照)及び51を介して貫通され、これにより、一般的にロープ22はモールドバー28に向けた軌道に維持される。
【0051】
初期の貫通の間、ロープ22は、マニホールドの底66の丁度上の点まで房付け機械20内に供給される。図3A−図3Bを参照して、ロープ22は、静止クランプ装置59と連携して、供給装置30により房付け機械20を通って前進される。マニホールドの底66の丁度上のロープ22について始まるシーケンスを説明すると、供給装置30が左に偏らされて、全てのロープ22をクランプする(図3Aの工程120)。端丸め装置200は、マニホールド60の案内面51の下方の位置(図14)に移動される(図3Aの工程122)。供給装置30は前進されて、ロープ22の自由端24を端丸め装置200(図15)の研ぎホイール202と接触するようにし(図3Aの工程124)、静止クランプ装置59が偏らされて、全てのロープ22をクランプする。ロープ22の自由端24が十分に丸められると、静止クランプ装置59は全てのロープ22のクランプを緩めるように偏らされ、供給装置30は、研ぎホイール202からマニホールドの底66の丁度上の点までロープ22を後退させ、端丸め器200はその元の位置まで戻される(図3Aの工程126)。モールドバー28は、マニホールドの底66と係合するように上方に移動される(図3Aの工程127)。
【0052】
供給装置30のピストン34は、通過している全てのロープ22をクランプするように偏らされ続け(図7A−図7Cに示すように左に偏らされている)、静止クランプ装置59は、ロープ22が自由に動けるように偏らされる。供給装置30は下方に移動され、ロープ22をモールドバー28(図16)に向けて前方に前進させる(図3Aの工程128)。移動距離D1は、マニホールドの底66の丁度上の点からモールドバー28のより浅い有底穴82、84の底78までに対応していて、それはより短い房12(図1)に対応しており、従って、ロープ22の自由端24はモールドバー28のより浅い有底穴82、84の底78(図17A)へと前進される。
【0053】
静止クランプ装置59のピストン64は、その後、反対方向に偏らされて全てのロープ22をクランプし、供給装置30のピストン34は、中心に偏らされて(図6A−図6C)全てのロープ22のクランプを緩めるようにする(図3Aの工程130)。供給装置30は、その後、ロープ22に沿って後方に、完成品のより短い剛毛12とより長い房14(図1)との間の長さの差と等しい距離、すなわち、図17Aの距離D2、だけ移動する(図3Aの工程132)。静止クランプ装置59は、供給装置30が上方に移動する際に、供給装置30とロープ22との摩擦によってモールドバー28からロープ22が離脱することを防ぐ。
【0054】
供給装置30のピストン34は、次に、右に偏らされて、完成品においてより長い剛毛14(図1)となるロープ22を(図8A−図8Cに示すように)選択的にクランプし、静止クランプ装置59は、偏らされて、浅い穴の底に前進されたロープ22をクランプする(図3Aの工程134)。供給装置30はその後、距離D2だけ下方に移動し、残りのロープ22をモールドバー28のより深い有底穴86の底79(図17B)にまで前進させる(図3Aの工程136)。
【0055】
静止クランプ装置59は、その後、全てのロープ22をクランプし、供給装置30は、全てのロープ22のクランプを緩めるようにする(図3Aの工程138)。供給装置30は、その後、約0.10インチだけ上方に移動される(図3Bの工程140)。供給装置30は、その後、全てのロープ22をクランプし、静止クランプ装置59は、全てのロープ22のクランプを緩めるようにする(図3Bの工程142)。供給装置30とモールドバー28とは、同時に、約0.10インチだけ下方に移動する(図3Bの工程144)。
【0056】
静止クランプ装置59は、その後、偏らされて全てのロープ22をクランプし、以下に詳細に論じるように、剛毛はロープ22から刃70により切断される(図3Bの工程146)。刃70は、ロープ22をマニホールドの底66と同じ高さで切断する。次に、供給装置30のピストン34は、偏らされて全てのロープ22のクランプを緩めるようにし(図7A−図7C)、静止クランプ装置59は、偏らされて全てのロープ22をクランプする。供給装置30はロープ22に沿って上方に移動して、当該供給装置30に約1/2インチの緩みを与え、ロープ22を次のサイクルの間(図14)供給する(図3Bの工程148)。モールドバー28が完全に満たされない場合(図3Bの工程150)、モールドバー28は新しい空の区画がマニホールド60の案内面50と一直線になるように前進され(図3Bの工程152)、上記の処理が繰り返される。モールドバー28が剛毛で完全に満たされた場合、当該モールドバー28は取り出されて、新しいモールドバーが房付け機械20に挿入される(図3Bの工程150)。
【0057】
図4に示すように二つの供給装置が使用される場合、上記の工程は両方の供給装置30に関して同じであり、二つの供給装置は全体的に工程を同時に実行する、と考えられる。また、単一の静止クランプ装置59のみが、二つの供給装置30と連携するために必要とされる。
【0058】
(フィラメントを剛毛長に切断する工程)
図18−図20を参照して、ロープ22は、マニホールド60の案内面51から通過して出てモールドバー28内に入る。刃70は、マニホールドの底66に可動に取り付けられており、マニホールド60の案内面51から出るロープ22と係合しない位置から係合する位置にまで移動することができる。
【0059】
房12、14は、ロープ22から刃70により切断される。モールドバー28と供給装置30とは、同時に、約0.10インチだけ下方に移動し、刃70がモールドバー28とマニホールドの底66との間を自由に通過できるようにすると共に、モールドバー28の完成した房がモールドバー28の頂上面76より上方に突出できるようにする。静止クランプ装置59は、偏らされ全てのロープ22をクランプする。刃70は係合して、ロープ22をマニホールドの底66と同じ高さで切断し、係合を解除して、モールドバー28が割り送られて新しいロープ22が挿入されることを可能にする。モールドバー28から突出している端は、ハブラシ柄部18がその周囲に射出成形される時に、ハブラシ10内に固定される。モールドバー28内の自由端24は、完成ハブラシ10の剛毛(図1)の作用端となる。
【0060】
(房付け処理を繰り返す工程)
房12、14、16が上記の通り所定長さに切断された後、モールドバー28は割り送られて、モールドバー28の空の区画がマニホールド60の案内面51と同一直線上にされる。上記処理は、モールドバー28の区画の全てが剛毛をロードされるまで続けられる。モールドバー28はその後房付け機械20から取り出され、新しいモールドバー28に取り替えられる。
【0061】
モールドバーが完全に満たされると、モールドバー28は、射出成形機械に移される(図3Bの工程156)。そこでは、それは、図22に示すように、モールドキャビティ80の一部分を既定する。射出成形機械に行く前に、房は加熱工程により互いに融合され得る。これは、従来技術に既知の通り、剛毛の端にアンカーを産出する。樹脂がモールドキャビティ80の中に注入され、柄部18がモールドキャビティ80内に延びる房12、14、16部分の周囲に形成されて、柄部18(図23)内に剛毛がしっかりと固定される(図3Bの工程158)。完成ハブラシ10は、その後、包装ステーションに送られる(図3Bの工程160)。
【0062】
(引張装置)
図24A及び図24Bを参照すると、スプール26と房付け機械20との間で一つの問題が起こり得る。ロープ22が異なる長さで前進されるので、スプール26と房付け機械20との間の緩みは、あるロープ22から次のロープでは変化し、その変化量は房付け機械20のサイクル毎に増加する。最終的には、緩みがロープ22にループ88(図24A)を作り、それは所定面からはずれて自身の回りで回転し(図24B)、やがてほつれや切れ目を引き起こし得る。各ロープ22を別々の引張装置に通すことは、典型的には、高価であるし、貫通するのが難しい。さらに、個々の引張装置は、増大する変化長を補うという問題を抱え得る。
【0063】
均一な張力を提供するために、本発明は図25に示す引張装置90を用いる。ロープ22は、二つの平行プレート92及び94の間をガイド96及び96Aを通って貫通される。ガイド96及び96Aは、一般的に略同一直線上にある。二つの平行プレート92及び94は、好ましくはガラスやポリカーボネートのような透明物質からできており、オペレータが引張装置90内のロープ22を観察できるようになっている。平行プレート92、94は隔てられて、ロープ22が房付機械20に向かって動けるようになっている一方、ロープが所定面から外れて自身をはじく傾向を減らしている。一般的に、プレートの間隔は約2から5mmである。
【0064】
側壁98及び98Aは、二つの平行プレート92、94を接続し、図25に示すように平行プレートの全高さに広がっていても、平行プレート92、94の高さの一部に対して広がっていてもよい。側壁98及び98Aは、典型的には、平行プレート92、94を離しつつ接続する、ゴムのガスケットである。ガイド96、96Aは、一般的に平行プレート92、94の頂上に向かって配置された側壁98、98A内の穴である。
【0065】
上壁99と底壁99Aも平行プレートを接続している。上壁99と底壁99Aとは、図25に示すように平行プレート92,94と同じ長さか、その長さの一部であり得る。上壁99及び底壁99Aは、典型的には、平行プレート92、94を離しつつ接続する、ゴムのガスケットである。上壁99は、流体95、例えば圧縮空気または水、が通される一つまたは一連の開口を有している。流体95は、ロープ22上を通り、ロープの長さにかかわらず各個別のロープ22の張力を保つ。流体95は、その後、底壁99Aの開口(図示せず)を、または、底壁が平行プレート92、94の全長よりも小さい長さの場合底壁99Aの周囲を、通る。一般的に、流体は、ガイド96及び96A間に引かれた線に略垂直な、好ましくは垂直から±5度以内の、方向に流れる。約500cfmの流速が、典型的なフィラメントのために用いられ得るが、フィラメント、ロープのサイズ、平行プレートの間隔によっては、他の流速が必要とされ得る。
【0066】
引張装置90は、各ロープ22における張力を保ちそれにより障害を防ぐための簡単かつ効率的な方法である。熱水が流体95として用いられると、引張装置は、製造中にフィラメントがアニールされていなければ、フィラメントをアニールする機能も果たし得る。さらに、引張装置を押し出し器とスプール糸巻きとの間に載置することにより、フィラメントがスプールに押し出されて巻き付けられる時に、引張装置はフィラメントをアニールするのに用いることができる。
【0067】
他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。例えば、本発明の装置と方法は、ハブラシヘッドに垂直な、および/または、同じ長さの房を有するハブラシを製造することにも好適である。さらに、記載の装置と方法は、ハブラシだけではなく、他の種類のブラシを形成するために用いることができる。さらに、ロープはスプールから供給されるように記載されているが、ロープは房付け機械へ任意の所望の態様で供給され得る。
【0068】
他の実施の形態では、モールドバーはクランプする穴を有するように製造され得て、それは上記のような有底穴を要さない。ロープは所望の深さに前進されてその後適切な位置でクランプされる。また、端丸め工程は、ブラシが別の方法で完成された後、最後に仕上げられ得る。
【0069】
さらに、ロープは、マニホールドを通ってまっすぐ前進され、マニホールドの角度づけされた穴内に曲げられ得る。例えば、いくつかの状況では、マニホールドの案内面は互いに邪魔しあい、案内面が直線上になるべきであるか、少なくともマニホールドの角度づけされた穴に合わないことがある。このような状況下では、ロープはモールドバーに向かって供給されて、モールドバー内に従うよう曲げられる。また、ロープは、二つの異なる深さだけでなく、複数の深さに供給できる。例えば、供給装置の選択性を使って、ロープは三つ以上の異なる深さに前進され得る。
【0070】
他の実施の形態では、選択的な供給装置は、異なる直径のロープが通って供給される時に、ピストン内に安全くぼみを含み得る。より太いロープはより従順で、適所でそれらをクランプするのにより強い力を要す。しかし、細いロープはあまり従順でなく、より太いロープを掴むのに必要とされる力により切断され得る。安全くぼみは、より細いロープを案内するピストンの案内面の頂上と底において切断され、それにより、より細いロープの切断を防いでいる。
【図面の簡単な説明】
【0071】
【図1】図1は、異なる方向に異なる角度で延びる剛毛の房を有するハブラシの斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態による房付け機械によって履行される一般的な工程のフロー図である。
【図3】図3A及び図3Bは、房付け機械によって履行される特別な工程のフロー図である。
【図4】本発明の一実施の形態による房付け機械の部分断面正面図である。
【図5】図4に示される房付け機械の側面図である。
【図6A】図6Aは、線6A−6Aに沿った図4に示される房付け機械の供給装置の上面図であり、供給装置は偏らされていない状態で示されている。
【図6B】図6Bは、線6B−6Bに沿った図6Aに示される供給装置の断面図である。
【図6C】図6Cは、図6Bに示される供給装置の一部の拡大図である。
【図7】図7A乃至図7Cは、図6A乃至図6Cに対応した図であり、供給装置が片側に偏らされている。
【図8】図8A乃至図8Cは、図6A乃至図6Cに対応した図であり、供給装置が図7A乃至図7Cに示されるのと反対側に偏らされている。
【図9】図9は、本発明の一実施の形態による端丸め装置の上面図である。
【図9A】図9Aは、図9の端丸め装置の斜視図である。
【図10】図10は、図9の端丸め装置の側面断面図である。
【図11】図11は、本発明の一実施の形態による静止クランプ装置の上面図である。
【図12】図12は、本発明の一実施の形態によるモールドバーの上面図である。
【図13】図13は、図12のモールドバーの一つのハブラシキャビティの斜視図である。
【図14】図14は、図4に示される房付け機械の正面図であり、房付け機械の様々な要素の動きを示す。
【図15】図15は、図4に示される房付け機械の正面図であり、房付け機械の様々な要素の動きを示す。
【図16】図16は、図4に示される房付け機械の正面図であり、房付け機械の様々な要素の動きを示す。
【図17A】図17Aは、剛毛が挿入されていることを示す図12のモールドバーの一部の側面断面図である。
【図17B】図17Bは、剛毛が挿入されていることを示す図12のモールドバーの一部の側面断面図である。
【図18】図18は、剛毛が挿入された図12のモールドバーの斜視図である。
【図19】図19は、刃が係合して剛毛が切断される図18のモールドバーの斜視図である。
【図20】図20は、刃が解除して剛毛が切断された図19のモールドバーの斜視図である。
【図21】図21は、モールドバー内の剛毛と先端の房が挿入されているのを示す図12のモールドバーの側面断面図である。
【図22】図22は、剛毛の周囲にハブラシ柄部を形成するため、ハブラシモールドの残りと係合された図12のモールドバーの側面断面図である。
【図23】図23は、図1のハブラシの側面断面図である。
【図24】図24A及び図24Bは、自身でループしている剛毛のロープの側面図である。
【図25】図25は、図4に示される房付け機械で使用するのに適した引張装置の斜視図である。
Claims (52)
- (a)複数の長い連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)の各自由端を、モールドバーの対応する開口内に供給する工程と、
(b)前記ストランドの1以上を単一の選択クランプ装置によって選択的にクランプする一方、当該選択されたストランドを前進させる工程と、
(c)前記フィラメントのストランドを切断し、切断された各ストランドの一部が前記モールドバーの表面の上方に延びるようにする工程と、
(d)前記モールドバーをモールディング機械内に載置し、前記モールドバーにより部分的に規定されると共にハブラシの本体部を形成するような形状のモールディングキャビティ内に前記フィラメントの上方部分が延びるようにする工程と、
(e)前記モールディングキャビティに樹脂を供給して、前記上方部分の周囲にハブラシ本体部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするハブラシを製造するための方法。 - 前記モールドバーの前記開口は、有底穴であり、
前記ストランドは、前記自由端が前記有底穴の底面に隣接するまで、前進される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記有底穴の少なくとも幾つかは、異なる深さを有している
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記自由端を前記有底穴に挿入する前に前記自由端を端丸めする工程
を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 各ストランドの大きさは、ハブラシの剛毛の房の所定の大きさに対応している
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 各ストランドは、対応する有底穴に十分に緊密に適合して、樹脂が前記モールドに供給される時、樹脂は前記穴内に流れることが妨げられている
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 - 前記有底穴の少なくとも幾つかは、前記モールドバーの頂上面に対してある角度で延びるように構成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記有底穴の少なくとも幾つかは、他とは異なる角度で延びるように構成されている
ことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記複数のストランドを単一のスプールから巻きほどく工程
を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ストランドを引っ張って、供給中、前記ストランドを略均一の張力とする工程
を更に備えたことを特徴とする請求項1または9に記載の方法。 - 前記引っ張り工程は、圧縮ガスが前記ストランド上に吹きかけられるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 前記圧縮ガスは、圧縮空気である
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記樹脂供給工程は、射出成形工程である
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - (a)複数の長い連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)の各自由端を、モールドバーの対応する有底穴、当該有底穴の少なくとも幾つかは前記モールドバーの頂上面に対して異なる角度で当該モールドバー内に延びている、内に供給する工程と、
(b)前記ストランドの1以上を選択的にクランプする一方、当該選択されたストランドを前進させる工程と、
(c)前記フィラメントのストランドを切断し、切断された各ストランドの一部が前記モールドバーの表面の上方に延びるようにする工程と、
(d)前記モールドバーをモールディング機械内に載置し、前記モールドバーにより部分的に規定されると共にハブラシの本体部を形成するような形状のモールディングキャビティ内に前記フィラメントの上方部分が延びるようにする工程と、
(e)前記モールディングキャビティに樹脂を供給して、前記上方部分の周囲にハブラシ本体部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするハブラシを製造するための方法。 - 前記自由端を前記有底穴に挿入する前に前記自由端を端丸めする工程
を更に備えたことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記複数のストランドを単一のスプールから巻きほどく工程
を更に備えたことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 前記ストランドを引っ張って、供給中、前記ストランドを略均一の張力とする工程
を更に備えたことを特徴とする請求項14または16に記載の方法。 - 前記引っ張り工程は、圧縮ガスが前記ストランド上に吹きかけられるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記引っ張り工程は、水が前記ストランド上に流されるチャンバを通して前記ストランドを供給する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記樹脂供給工程は、射出成形工程である
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 連続するフィラメント(繊維)のストランド(索)から、モールディングキャビティの一部を規定するよう構成されたモールドバー内に当該ストランドの自由端を供給することによって、複数のハブラシ房を製造するための装置であって、
前記モールドバーは、複数の開口を有しており、
(a)各自由端が対応する有底穴の底面まで挿入されるように、選択されたストランドの自由端を前記モールドバーの前記開口内に前進させるよう構成された単一の選択クランプ装置と、
(b)選択されたストランドの前進中に、ある固定された軸位置に非選択のストランドを維持するよう構成された静止クランプ装置と、
を有する供給装置を備えたことを特徴とする装置。 - 前記自由端が前記開口内に前進される前に当該自由端の端丸めを行うべく位置決めされた端丸め器
を更に備えたことを特徴とする請求項21に記載の装置。 - 前記複数の開口は、有底穴である
を更に備えたことを特徴とする請求項21に記載の装置。 - 前記有底穴の少なくとも幾つかは、異なる深さを有しており、
各有底穴は、単一のストランドを受容するよう寸法が決められている
ことを特徴とする請求項23に記載の装置。 - 前記ストランドが前記開口内に前進された後で前記フィラメントを切断する切断装置
を更に備えたことを特徴とする請求項21に記載の装置。 - 前記端丸め器は、前記自由端と係合するよう、及び、係合を解除するよう移動されるべく構成されている
ことを特徴とする請求項21に記載の装置。 - 前記有底穴の少なくとも幾つかは、前記モールドバーの頂上面に対してある角度で延びるように構成されている
ことを特徴とする請求項23に記載の装置。 - 前記供給装置は、前記ストランドを前記有底穴と同一の角度で前進させるように構成されている
ことを特徴とする請求項27に記載の装置。 - 前記有底穴の少なくとも幾つかは、他とは異なる角度で延びるように構成されている
ことを特徴とする請求項27に記載の装置。 - 第2の供給装置を更に備え、
前記第1及び第2の供給装置は、前記ストランドを前記有底穴の異なる角度に対応する角度で前進させるように構成されている
ことを特徴とする請求項29に記載の装置。 - ある供給方向に異なる速度である機械装置に向けて供給されている複数の長いストランドに略均一の張力を働かせるための方法であって、
前記供給方向に略垂直な方向で前記ストランド上に流体を流す工程
を備えたことを特徴とする方法。 - 前記流体をチャンバを通して流す工程と、
前記ストランドを前記チャンバを通して通過させる工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記チャンバは、一対の間隔の空いたプレートを含む
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記プレートを約2乃至5mm離しておく工程
を更に備えたことを特徴とする請求項33に記載の方法。 - 前記チャンバは、前記ストランドが通過して入る入口と、前記ストランドが通過して出る出口と、を含んでおり、
前記入口及び出口は、略同一直線上にある
ことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記流体は、圧縮ガスである
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記流体は、液体である
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記液体は、水である
ことを特徴とする請求項37に記載の方法。 - 前記水は、熱水である
ことを特徴とする請求項38に記載の方法。 - 前記ストランドは、複数群のフィラメントを有する
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 各ストランドは、単一のフィラメントを有する
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 対向するプレートの間で前記ストランドを引き留める工程
を更に備えたことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - ある供給方向に異なる速度である機械装置に向けて供給されている複数の長いストランドに略均一の張力を働かせるための装置であって、
少なくとも部分的に閉鎖されたチャンバを規定する対向プレートと、
流体を前記チャンバに供給するよう構成された供給装置と、
を備え、
前記チャンバは、前記ストランドが通過して入る入口と、前記ストランドが通過して出る出口と、を含んでいる
ことを特徴とする装置。 - 前記入口及び出口は、略同一直線上にある
ことを特徴とする請求項43に記載の装置。 - 前記チャンバは、前記供給方向に略垂直な方向で前記流体を流すように構成されている
ことを特徴とする請求項43に記載の装置。 - 前記プレートは、約2乃至5mm離れている
ことを特徴とする請求項43に記載の装置。 - 前記流体は、圧縮ガスである
ことを特徴とする請求項43に記載の装置。 - 前記圧縮ガスは、圧縮空気である
ことを特徴とする請求項47に記載の装置。 - 前記流体は、液体である
ことを特徴とする請求項43に記載の装置。 - 前記液体は、水である
ことを特徴とする請求項49に記載の装置。 - 前記水は、熱水である
ことを特徴とする請求項50に記載の装置。 - 当該機械装置を通して複数のフィラメントを軸方向に前進させるように構成された供給装置と、
前記軸方向に対して横切るように、当該端丸め装置が前記フィラメントの自由端と接触する第1位置と当該端丸め装置が前記フィラメントの自由端と接触しない第2位置との間で、後方及び前方に移動されるように構成された端丸め装置と、
を備えたことを特徴とするブラシに房付けするための機械装置。
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