JP2024511403A - ブラシ製造装置 - Google Patents

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JP2024511403A JP2023557759A JP2023557759A JP2024511403A JP 2024511403 A JP2024511403 A JP 2024511403A JP 2023557759 A JP2023557759 A JP 2023557759A JP 2023557759 A JP2023557759 A JP 2023557759A JP 2024511403 A JP2024511403 A JP 2024511403A
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Abstract

本開示の実施形態は、ブラシ製造装置(100)を提供し、前記ブラシ製造装置(100)は、回転搬送機構(160)と、毛キャリア装填ステーション(110)と、1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)と、超音波融着ステーション(130)と、加熱ステーション(140)と、取出しステーション(150)と、論理コントローラシステムと、を備え、前記1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)は、毛供給機構(200)と、毛束ピッカ(240)と、毛植設フィーダ(250)と、を備え、前記毛植設フィーダは、微細なピッチの開口部を有する毛キャリア(170)上に、高密度で短い長さの毛束を植設し、前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する。【選択図】図1A

Description

本発明は、概して、ブラシ製造に関する。
本セクションは、本発明の類似分野に関連する背景情報を提供することのみを意図しており、従来技術を承認するものではなく、本発明の理解を深めるためにのみ使用され得る。
現在、特定の洗浄目的に応じて、ユニークなタイプのブラシを製造することが常に必要とされている。これらのブラシは、固有の特定の用途に応じて、様々な形状や大きさのものが必要とされる。フィルタメッシュの繊細な洗浄のためには、モジュール式のブラシを製造することが必要とされ、フィルタメッシュとしては、金属製、プラスチック製、又は織物製のものがあった。
これらのフィルタは、ユニークな形状のため、ブラシをモジュール化し、それらを組み合わせて1つのブラシ製品として構成する必要がある。各ブラシモジュールの寸法は、通常、長さと幅が20mm未満である。ブラシモジュールの形状は、正方形又は長方形のいずれかである。フィルタ表面に効果的に接触させるため、モジュールは湾曲している。
フィルタメッシュの隙間を効果的に洗浄するには、毛束(bristle tufts)をマトリックス状に埋め込むことが必要とされ、種々の製品群ごとに、異なるアレイを必要とした。例えば、毛束間のピッチが5mm未満である5行4列の製品の仕様があった。
上記の要件に基づき、経済的に効率的かつ実行可能な方式でブラシ製品を製造することが必要とされ、その製造工程では、短いターンアラウンドタイム、原材料の工程内廃棄物の最小化、不良品の削減を実現しながら、ブラシモジュールの1日当たりの生産ノルマを達成しなければならなかった。しかし、この特定のブラシ製品群を製造できる市販の装置は存在しなかった。
したがって、前述の議論に照らし、ブラシ製造に関する上述の制限を克服する必要があった。
本発明は、既存のブラシ製造装置の限界に鑑みてなされたものであり、工程間の待ち時間を短縮し、原材料の無駄を削減し、工程不良品を最小限に抑えることでスループットを向上させるブラシ製造装置を提供する。
一態様では、本開示の実施形態は、ブラシ製造装置を提供し、
前記ブラシ製造装置は、
回転搬送機構と、
毛キャリア装填ステーションと、
1つ又は複数の毛分配ステーションと、
超音波融着ステーションと、
加熱ステーションと、
取出しステーションと、
論理コントローラシステムと、
を備え、
前記1つ又は複数の毛分配ステーションは、
毛供給機構と、
毛束ピッカと、
毛植設フィーダと、
を備え、
前記毛植設フィーダは、微細なピッチの開口部を有する毛キャリア上に、高密度で短い長さの毛束を植設し、
前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する。
別の態様では、本開示の実施形態は、ブラシを製造するためのシステムを提供し、
前記ブラシ製造システムは、
回転搬送機構と、
毛キャリア装填ステーションと、
1つ又は複数の毛分配ステーションと、
超音波融着ステーションと、
加熱ステーションと、
取出しステーションと、
論理コントローラシステムと、
を備え、
前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する。
本明細書に記載された図面は、請求項に係る発明の例示的な実施形態を開示する。周知の化合物/物質/元素の詳細な説明及び調製は、本明細書の実施形態を不必要に不明瞭にしないように省略される。本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面を参照しながら読めば、以下の説明から明らかになるであろう。
図1Aは、本開示の一実施形態に係る本発明の概略図を示す。 図1Bは、本開示の例示的な実施態様に係る毛キャリアの一例を示す。 図2Aは、本開示の例示的な実施態様に係る毛供給機構の一例を示す。 図2Bは、本開示の例示的な実施態様に係る毛束ピッカの一例を示す。 図2Cは、本開示の例示的な実施態様に係るノズルの一例を示す。 図2Dは、本開示の例示的な実施態様に係る送風機及び吸引機システムの断面図の一例を示す。 図3は、本開示の例示的な実施態様に係る超音波装置の一例を示す。
本セクションは、本発明の様々な可能な実施形態の解説及び説明を提供することを意図している。本明細書で用いられる実施形態、並びにその様々な特徴及び有利な詳細については、添付の図面に示され、以下の説明に詳述される非限定的な実施形態を参照して、より完全に説明される。本明細書で用いられる実施例は、実施形態が実施され得る方法の理解を容易にし、当業者が本明細書で使用される実施形態を実施できるようにすることのみを意図する。また、本明細書に記載される実施例/実施形態は、本明細書における実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
図1を参照すると、本開示の実施形態は、ブラシ製造装置(100)を提供し、
前記ブラシ製造装置(100)は、
回転搬送機構(160)と、
毛キャリア装填ステーション(110)と、
1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)と、
超音波融着ステーション(130)と、
加熱ステーション(140)と、
取出しステーション(150)と、
論理コントローラシステムと、
を備え、
前記1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)は、
毛供給機構(200)と、
毛束ピッカ(240)と、
毛植設フィーダ(250)と、
を備え、
前記毛植設フィーダは、微細なピッチの開口部を有する毛キャリア(170)上に、高密度で短い長さの毛束を植設し、
前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する。
ブラシ製造装置(100)は、さらに、センサ及びアクチュエータのネットワークを備え、センサ及びアクチュエータのネットワークは、論理コントローラシステムによって制御され、論理コントローラシステムは、予めプログラムされたシーケンスの処理ステップを可能にする。
ブラシ製造装置(100)のステーション(110、120a~120d、130~150)は、各ステーションで停止する回転搬送機構(160)によって連結される。回転搬送機構(160)は、ターンテーブルであることが好ましい。
回転搬送機構(160)の動きは、サーボモータによって指示される。ここで、ステーション1は、毛キャリア装填ステーション(110)であり、ステーション2は、毛分配ステーション(120a~120d)であり、ステーション3は、毛キャリア開口部(172)を封止する超音波融着ステーション(130)であり、ステーション4は、毛束を毛キャリア(170)にしっかりと固定する加熱ステーション(140)であり、ステーション5は、取出しステーション(150)である。
さらに、毛キャリア開口部(172)の様々な行及び列に毛を分配するために、複数の毛分配ステーション(120a~120d)を設けることができる。毛分配ステーション(120a~120d)の数は、毛キャリア開口部(172)の行及び列の構成に基づく。本装置の例示的な実施形態では、4つの毛分配ステーション(120a~120d)が存在する。
毛キャリア装填ステーション(110)は、振動フィーダボウルと、配向チェック機能部(orientation check feature)と、グリッパアームと、を備え、グリッパアームは、グリッパアームの動きを制御する存否センサを有する。振動フィーダボウルの振動は、回転振動励振器によって提供される。毛キャリア(170)は、振動フィーダボウルに装填される。この振動により、毛キャリア(170)は、毛キャリア(170)が正しく配向され、ピックアップのために毛キャリア装填ステーション(110)まで軌道に沿って搬送されるまで、上向きの螺旋状に移動する。配向チェック機能部は、毛キャリアがピックアンドプレースユニットに対して正しく配向されていることを確実にする。存否センサが毛キャリア(170)を検出すると、グリッパアームは、毛キャリア(170)を回転ターンテーブルに送達する。第2の存否センサは、回転搬送機構(160)の回転を作動させる。
図2A~図2Dを参照すると、毛分配ステーション(120a~120d)は、毛束ピッカ(240)及び毛植設フィーダ(250)とともに、毛供給機構(200)を備える。さらに、毛供給機構(200)は、毛束用のマガジン(210)を備え、マガジン(210)は、垂直圧縮プレート(230)及び水平圧縮プレート(220)を有し、垂直圧縮プレート(230)及び水平圧縮プレート(220)は、ソレノイドバルブ及びリードスイッチによって制御される。
毛束は、マガジン(210)に手動で装填される。垂直圧縮プレート(230)は、毛が同じ高さになることを確実にするために、垂直方向に移動するように設計される。水平圧縮プレート(220)は、毛を毛束ピッカ(240)に向かって水平方向に押し出す。同時二重圧縮動作は、同数の毛束を毛束ピッカ(240)に連続的に供給することである。工程内廃棄物を最小限に抑えるために、毛は、特定の長さに予め切断され、必要な密度で供給される。
毛束ピッカ(240)は、ピッカプレート(241)を備え、ピッカプレート(241)は、1つ又は複数の貫通孔(244)を有するピッカ面(242)を有し、貫通孔(244)は、毛キャリア開口部(172)の貫通孔と一致する寸法を有する。貫通孔(244)の形状は、半円形であることが好ましいが、これに限定されない。さらに、ピッカプレートの全ての貫通孔(244)内の毛束を検出するためにセンサが使用される。そして、制御機構は、ピッカプレート(241)及び水平圧縮プレート(220)をクランプ位置にスライドさせる。毛束が搬送ライン(270)に入り込むことを防止するために、毛束は上部及び底部でクランプされる。
さらに、図2Cに示すように、毛植設フィーダ(250)は、円錐形のノズル(252)を備える。円錐形のノズル(252)は、第1の開口部(254)と、第2の開口部(256)と、を含み、第1の開口部(254)の直径は、第2の開口部(256)の直径よりも大きい。円錐形のノズル(252)の第1の開口部(254)は、搬送ライン(270)の遠位端を受容する。円錐形のノズル(252)は、送風機及び吸引機システム(260)を介して、搬送ライン(270)を通して第1の開口部(254)から第2の開口部(256)へと毛束を受容する。第2の開口部(256)の直径は、毛キャリア開口部(172)の貫通孔の直径よりも小さい。
円錐形のノズル(252)は、毛キャリア(170)の湾曲プロファイルによる鋭角を考慮した、毛束の微細ピッチ分配を可能にする。毛キャリア(170)が検出されると、円錐形のノズル(252)の遠位端のストッパが後退する。円錐形のノズル(252)は、毛キャリア(170)に向かって垂直方向に移動する(moves in a vertical motion)。円錐形のノズル(252)は、各毛キャリア開口部(172)の真上で停止するように設定される。例示的な実施形態では、円錐形のノズル(252)と毛キャリア開口部(172)との間の距離は、5mm未満であり得る。各円錐形のノズル(252)は、他と重ならように配置され、対象となる毛キャリア開口部(172)に対して特定の角度に向けられる。高圧送風機及び真空吸引機の作動により、毛束は、搬送ライン(270)を通って毛植設フィーダ(250)内に搬送される。毛植設フィーダ(250)内では、高圧送風機の押しと真空吸引機の引きによって、各毛キャリア開口部(172)に毛束が植設される。毛束の排出が検出されると、毛植設フィーダ(250)は、毛キャリアから離れるように垂直方向に移動する。毛植設フィーダ(250)が後退する前に、低圧送風機が作動される。真空チャンバからの吸引は、毛束を引き下げ、同時に毛植設フィーダ(250)を通じて第2の圧力が加えられる。第2の圧力は、第1の圧力よりも低い。この圧力は、毛キャリア開口部(172)に毛束を維持し、コーンフィーダを後退させる際に毛束がコーンフィーダに詰まることを防止する。
図2Dに示すように、送風機及び吸引機システム(260)は、高圧送風機と、低圧送風機と、真空吸引機と、遠位端に円錐形のノズル(252)を有する搬送ライン(270)と、ストッパと、を備える。例示的な実施形態では、毛分配ステーション(120a~120d)において4つの搬送ライン(270)が存在する。毛キャリア(170)を毛植設フィーダ(250)に配置すると、存否センサが作動する。毛キャリア(170)が検出されると、ストッパが外され、毛植設フィーダ(250)が毛キャリア(170)に向かって垂直に移動する。これにより、毛束ピッカ(240)における毛束から、搬送ライン(270)の端部における毛キャリア(170)まで、妨げのない経路が形成される。毛束は、高圧送風機及び真空吸引機の作動により、毛キャリア(170)に向かって前進する。毛束が毛キャリア開口部(172)内に排出されると、毛植設フィーダ(250)は、そのゼロ位置又は非作動位置まで垂直上方に移動する。毛束が毛キャリア開口部(172)内に留まることを確実にするために、高圧送風機のスイッチが切られ、低圧送風機が作動される。毛植設フィーダ(250)がゼロ位置にあると、高圧送風機、低圧送風機、及び真空吸引機が停止される。次に、ストッパは、搬送ライン(270)の遠位端において延ばされる。このような高圧送風機、低圧送風機、及び真空吸引機のタイミング並びに圧力設定は、毛束が搬送され、毛キャリア開口部(172)の開口部内に保持されることを確実にする。
送風機及び吸引機システム(260)は、論理コントローラシステムによって管理される。論理コントローラシステムは、毛束に加えられる圧力差を変化させる。圧力差は、送風機及び吸引機の圧力を監視及び変更させることによって変化する。また、論理コントローラシステムは、送風機と吸引機との間の作動及び停止シーケンスの監視並びにタイミングを管理して、円錐形のノズル(252)と搬送ライン(270)とを通して毛束を供給し、かつ、送風機及び吸引機システム(260)を停止するときに、植設後に毛キャリア開口部(172)内に毛束を保持するために必要な圧力差を提供する。毛キャリア(170)は、毛束が毛キャリア開口部(172)に保持された状態で、次のステーションに搬送される。
図3を参照すると、超音波融着ステーション(130)は、電源と、振動子と、トランスデューサと、超音波ホーン(132)と、を備える。超音波ホーン(132)は、毛キャリア(170)の外形及び寸法に適合する形状をしていることが好ましい。超音波ホーン(132)が毛キャリア(170)に押し付けられると、毛キャリア(170)上のエネルギーディレクタ(174)機能部にエネルギーを伝達する。集中されたエネルギーは、エネルギーディレクタ(174)の材料が溶融し、毛キャリア開口部(172)内に流れ込むことを可能にする。エネルギーディレクタ(174)の材料は、工程が最適化されると、毛キャリア開口部(172)を完全に満たす。この工程からの所望の結果は、毛キャリア開口部(172)を遠位端から封止し、毛キャリア(170)内に毛束を保持することである。
加熱ステーション(140)は、加熱コントローラと、加熱素子と、を備え、加熱素子は、加熱プレートを有し、加熱プレートは、毛キャリア(170)の外形及び寸法に適合する形状をしている。加熱ステーションの目的は、毛の保持強度を高めることである。これは、毛束の遠位端を溶融させることによって達成され、その結果、毛束材料が肥厚した端部を形成する。これにより、毛束を封止された毛キャリア開口部(172)内にしっかりと埋め込むことを可能にする。毛キャリア(170)における加熱後の毛束は、高い保持強度を有する。
取出しステーション(150)は、存否センサと、ピックアンドプレースグリッパと、を備える。毛キャリア(170)が取出しステーション(150)で存否センサによって検出されると、毛で充填されている毛キャリア(170)が組立てのために取り出される。
別の実施形態では、
ブラシを製造するためのシステム(100)は、
回転搬送機構(160)と、
毛キャリア装填ステーション(110)と、
1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)と、
超音波融着ステーション(130)と、
加熱ステーション(140)と、
取出しステーション(150)と、
論理コントローラシステムと、
を備え、
前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する。ブラシを製造するためのシステム(100)は、さらに、センサ及びアクチュエータのネットワークを備え、センサ及びアクチュエータのネットワークは、論理コントローラシステムによって制御され、論理コントローラシステムは、予めプログラムされたシーケンスの処理ステップを可能にする。
当業者には容易に明らかであろうように、本発明は、その本質的な組成及び特性から逸脱することなく、他の特定の形態で容易に製造され得る。本実施形態は、単に例示的かつ非制限的なものとして解釈されるべきであり、本発明の範囲は、前述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、したがって、その範囲内に入る全ての変更は、本発明に包含されることが意図される。

Claims (14)

  1. ブラシ製造装置であって、前記ブラシ製造装置は、
    回転搬送機構(160)と、
    毛キャリア装填ステーション(110)と、
    1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)と、
    超音波融着ステーション(130)と、
    加熱ステーション(140)と、
    取出しステーション(150)と、
    論理コントローラシステムと、
    を備え、
    前記1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)は、
    毛供給機構(200)と、
    毛束ピッカ(240)と、
    毛植設フィーダ(250)と、
    を備え、
    前記毛植設フィーダ(250)は、微細なピッチの開口部を有する毛キャリア(170)上に、高密度で短い長さの毛束を植設し、
    前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する、
    ブラシ製造装置。
  2. 請求項1に記載のブラシ製造装置であって、
    前記毛キャリア装填ステーション(110)は、
    振動フィーダボウルと、
    配向チェック機能部と、
    グリッパアームと、
    を備え、
    前記グリッパアームは、前記グリッパアームの動きを制御する存否センサを有する、
    ブラシ製造装置。
  3. 請求項1に記載のブラシ製造装置であって、
    前記毛供給機構(200)は、
    毛束用のマガジン(210)
    を備え、
    前記マガジン(210)は、垂直圧縮プレート(230)及び水平圧縮プレート(220)を有し、
    前記垂直圧縮プレート(230)及び水平圧縮プレート(220)は、ソレノイドバルブ及びリードスイッチによって制御される、
    ブラシ製造装置。
  4. 請求項1及び3に記載のブラシ製造装置であって、
    前記毛束ピッカ(240)は、
    ピッカプレート(241)
    を備え、
    前記ピッカプレート(241)は、1つ又は複数の貫通孔(244)を有するピッカ面(242)を有し、
    前記貫通孔(244)は、前記毛キャリア開口部(172)の貫通孔と一致する寸法を有し、
    前記貫通孔(244)の形状は、半円形であり得るが、これに限定されない、
    ブラシ製造装置。
  5. 請求項3に記載のブラシ製造装置であって、
    前記毛植設フィーダ(250)は、
    円錐形のノズル(252)
    を備える、
    ブラシ製造装置。
  6. 請求項1及び5に記載のブラシ製造装置であって、
    前記円錐形のノズル(252)は、第1の開口部(254)と、第2の開口部(256)と、を含み、
    前記第1の開口部(254)の直径は、前記第2の開口部(256)の直径よりも大きい、
    ブラシ製造装置。
  7. 請求項1、5、及び6に記載のブラシ製造装置であって、
    前記円錐形のノズル(252)は、前記第1の開口部(254)において搬送ライン(270)の遠位端を受容する、
    ブラシ製造装置。
  8. 請求項1、5、6、及び7に記載のブラシ製造装置であって、
    前記円錐形のノズル(252)は、送風機及び吸引機システム(260)を介して、搬送ライン(270)を通して前記第1の開口部(254)から前記第2の開口部(256)へと前記毛束を受容する、
    ブラシ製造装置。
  9. 請求項1に記載のブラシ製造装置であって、
    前記超音波融着ステーション(130)は、
    超音波ホーン(132)
    を備え、
    前記超音波ホーン(132)は、前記毛キャリア(170)の外形及び寸法に適合する形状をしている、
    ブラシ製造装置。
  10. 請求項1に記載のブラシ製造装置であって、
    前記加熱ステーション(140)は、
    加熱素子
    を備え、
    前記加熱素子は、加熱プレートを有し、
    前記加熱プレートは、前記毛キャリア(170)の外形及び寸法に適合する形状をしている、
    ブラシ製造装置。
  11. 請求項1に記載のブラシ製造装置であって、
    前記取出しステーション(150)は、
    存否センサと、
    ピックアンドプレースグリッパと、
    を備える、
    ブラシ製造装置。
  12. 請求項1~11のいずれか一項に記載のブラシ製造装置であって、前記ブラシ製造装置は、さらに、
    センサ及びアクチュエータのネットワーク
    を備え、
    前記センサ及びアクチュエータのネットワークは、前記論理コントローラシステムによって制御され、
    前記論理コントローラシステムは、予めプログラムされたシーケンスの処理ステップを可能にする、
    ブラシ製造装置。
  13. ブラシを製造するためのシステムであって、前記ブラシ製造システムは、
    回転搬送機構(160)と、
    毛キャリア装填ステーション(110)と、
    1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)と、
    超音波融着ステーション(130)と、
    加熱ステーション(140)と、
    取出しステーション(150)と、
    論理コントローラシステムと、
    を備え、
    前記1つ又は複数の毛分配ステーション(120a~120d)は、
    毛供給機構(200)と、
    毛束ピッカ(240)と、
    毛植設フィーダ(250)と、
    を備え、
    前記毛植設フィーダ(250)は、微細なピッチの開口部を有する毛キャリア(170)上に、高密度で短い長さの毛束を植設し、
    前記論理コントローラシステムは、プログラムされたコマンドを提供し、機械シーケンスを制御し、センサ及びアクチュエータのネットワークを通じて各ステーションにおける動作状態のフィードバックを監視する、
    ブラシ製造システム。
  14. 請求項13に記載のブラシを製造するためのシステムであって、前記ブラシ製造システムは、さらに、
    センサ及びアクチュエータのネットワーク
    を備え、
    前記センサ及びアクチュエータのネットワークは、前記論理コントローラシステムによって制御され、
    前記論理コントローラシステムは、予めプログラムされたシーケンスの処理ステップを可能にする、
    ブラシ製造システム。
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