JP6441359B2 - ポリマー締結具を分配するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本出願は概して、ポリマー締結具を分配するための工具、並びにポリマー締結具の分配に関する方法に関する。

２つのワークピースが恒久的又は半恒久的に一緒に接続される用途が数多くある。例えば、ねじ、ボルト、リベット等の締結具が、そのような用途で使用され得る。いくつかの実施では、盲継手を備えたワークピースを、観察者に可視でない及び／又はアクセス可能でない締結具で接合することは有用である。盲継手は、審美的に満足のいく外観を提供することができ、締結具が隠されて継手自体が目立たないので非盲継手より不正操作を防止することができる。

いくつかの実施形態は、締結具分配装置を目的とする。装置は、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーを含むストランドを分配するように構成されたストランド分配器を含む。ストランド分配器は、ストランドを分配するように協働する少なくとも２つのグリッパーを含む。ストランド計量機構は、ストランドの所定の長さを分配するためにストランド分配器と共に作動可能であるように構成される。切断機構は、所定の長さの締結具を形成するためにストランドを切断するように構成される。

いくつかの実施形態は、締結具分配装置を作動させる方法を含む。締結具分配装置は、作動可能に接続されたストランド分配器とストランド計量機構と切断機構とを含む。方法は、ストランドを分配するためにストランド分配器を作動させる工程と、ストランドの量が所定の長さに分配されるように計量する計量機構を作動させる工程とを含む。ストランドは、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーを含む。分配及び計量の後、ストランドは、所定の長さの締結具を形成するために切断される。

いくつかの実施形態は、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーのストランドを分配するように構成されたストランド分配器を含む装置を含む。ストランド計量機構は、ストランドの所定の長さを分配するためにストランド分配器と共に作動可能であるように構成される。切断機構は、所定の長さの締結具を形成するためにストランドを切断するように構成される。

上記概要は、本発明の開示した各々の実施形態又はすべての実現形態を説明することを意図したものではない。以下の図面及び詳細な説明により、実例となる実施形態をより具体的に例示する。

本明細書全体を通して添付の図面を参照する。
いくつかの実施形態による、ポリマーストランドの特定の量を分配し、ポリマーストランドを所定の長さに切断してポリマー締結具を形成するように構成された装置の概念ブロック図である。 図１の装置を作動させる方法を示すフローチャートである。 ポリマー締結具を所定の長さに分配し切断するように手動で操作可能である、手動で操作するストランド分配装置３００の例を示す。 ポリマー締結具を所定の長さに分配し切断するように手動で操作可能である、手動で操作するストランド分配装置３００の例を示す。 ポリマー締結具を所定の長さに分配し切断するように手動で操作可能である、手動で操作するストランド分配装置３００の例を示す。 ストランド分配装置で使用することができるコレット及びテーパスリーブ型グリッパーの分解立体図である。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置の第２のハンドルのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置の第２のハンドルのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置の第２のハンドルのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置の第１のハンドルのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置の第１のハンドルのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のカムプレートのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のベースプレートのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のベースプレートのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のベースプレートのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のベースプレートのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のカム従動子カラーのより詳細な図を提供する。 図３Ａ及び３Ｂに示された装置のカム従動子カラーのより詳細な図を提供する。 いくつかの実施形態による、ポリマーストランドの特定の量を分配し、ポリマーストランドを所定の長さに切断してポリマー締結具を形成するように構成された装置を含む自動システムの概念ブロック図である。 ワークピースに対する図１０の装置を示す。

図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中に用いられる同様の数字は、同様の構成要素を示す。しかしながら、特定の図中のある構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付した別の図中の構成要素を限定しようとするものではないことは理解されるであろう。

本明細書で説明する実施形態は、ワークピースを接合するために使用されるリベットに変態することができるポリマー締結具を分配するシステムを伴う。これらのリベットは、例えば、継手の片側又は両側から可視又はアクセス可能でない盲継手又はダブル盲継手を提供するために使用することができる。締結具は、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された、ある長さの配向形状記憶ポリマーストランドから形成される。ストランドは、用途次第で調整可能であり得る所定の長さの個々の締結具に切断されてもよい。締結具は加熱されると、長さが縮まり直径が膨張する。締結具材料の変態は、適切な基材の幾何形状で使用されるときにリベットヘッドを形成する。

形状記憶ポリマーは、事前に設定された形状に設定され、変化した形状に変形され、次いで適切な刺激（例えば、温度変化、溶媒の塗布等の変化）に暴露されたときに事前に設定された形状に戻るという能力を有する。本明細書で説明する締結具は、締結具の少なくとも一部分に形状記憶ポリマーを含む。いくつかの実施では、締結具全体が形状記憶ポリマーから作られる。ポリマーリベットとして有用である形状記憶ポリマー材料及びそのようなポリマーリベットを使用する方法に関する追加情報は、米国特許公開第２０１２／００１７４２２号で更に説明される。

形状記憶ポリマーは、明確な融点（Ｔ_ｍ）又はガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する。融点（Ｔ_ｍ）又はガラス転移温度（Ｔ_ｇ）は総じて、転移温度（Ｔ_{ｔｒａｎｓ}）と呼ぶことができる。ポリマーは、転移温度を超える温度ではエラストマーの性質を有し、高い歪みで変形することができる。形状記憶ポリマーのエラストマー挙動は、化学的架橋又は物理的架橋のいずれかにより（多くの場合、ミクロ相分離の結果）生じる。形状記憶ポリマーは、ガラス質又は結晶質であり得、また熱硬化性物質又は熱可塑性物質のいずれかであり得る。

一般に、形状記憶ポリマーは、Ｔ_{ｔｒａｎｓ}が、ワークピースを締結するのに好適な温度であり、かつ締結されたワークピースが暴露されることが予期され得る任意の温度より高なるように、選択される。いくつかの実施形態では、Ｔ_{ｔｒａｎｓ}は、少なくとも５０℃、少なくとも１００℃、又は少なくとも１２５℃である。一般に、形状記憶ポリマーは、８０℃で少なくとも０．５ＭＰａの弾性率を有する。

有用な形状記憶ポリマーは、物理的又は化学的に架橋されてもよい。好適な化学的に架橋された形状記憶ポリマーの例としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、及びポリエチレン／ポリ酢酸ビニルコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。好適な物理的に架橋された形状記憶ポリマーの例としては、永久的形状としてのハードセグメント、及び移行している一時的形状としてのソフトセグメントを有する熱可塑性エラストマーなどの直鎖状ブロックコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。

形状記憶ポリマーのハード相及びソフト相で使用されてきたポリマーの例としては、ポリウレタン、ポリノルボルネン、ポリエーテル、ポリアクリラート、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、トランス−ポリイソプレン、ポリメチルメタクリレート、架橋トランス−ポリオクチレン、架橋ポリエチレン、架橋ポリイソプレン、架橋ポリシクロオクテン、無機−有機ハイブリッドポリマー、ポリエチレン及びスチレン−ブタジエンコポリマーとのポリマーブレンド、ウレタン−ブタジエンコポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリカプロラクトン又はオリゴカプロラクトンコポリマー、ポリ乳酸、ポリ乳酸／ポリグリコール酸コポリマー、並びにアゾ染料、双極性イオン、及びＳｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ １９９８）Ｏｔｓｕｋａ ａｎｄ Ｗａｙｍａｎ著で説明されるもののような他の光互変材料を含む光架橋性ポリマーが挙げられる。

好適な形状記憶ポリマーとしては、特許出願公開第ＷＯ ０３／０８４４８９号（Ｌｅｎｄｌｅｉｎ ｅｔ ａｌ．）、米国特許第５，５０６，３００号（Ｗａｒｄ ｅｔ ａｌ．）、同第５，１４５，９３５号（Ｈａｙａｓｈｉ）、同第５，６６５，８２２号（Ｂｉｔｌｅｒ ｅｔ ａｌ．）、Ｇｏｒｄｅｎ「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ ａｎｄ Ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＳＭＳＴ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ，ｐｐ．１１５〜１９（１９９４）、米国特許第６，１６０，０８４号（Ｌａｎｇｅｒ）、同第６，３８８，０４３号（Ｌａｎｇｅｒ）、Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．「Ｐｏｌｙｍｅｒ」３７（２６）：５７８Ｉ−９３（１９９６）、Ｌｉ ｅｔ ａｌ．「Ｊ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ」６２：６３１〜３８（１９９６）、Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．「Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ」６０：１０６１〜６９（１９９６）、Ｔｏｂｕｓｈｉ Ｈ．，ｅｔ ａｌ．「Ｊ Ｐｈｙｓｉｑｕｅ ＩＶ（Ｃｏｌｌｏｑｕｅ Ｃ１）」６：３７７〜８４（１９９６））、米国特許第５，１５５，１９９号（Ｈａｙａｓｈｉ）、同第７，１７３０９６号（Ｍａｔｈｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第４，４３６，８５８号（Ｋｌｏｓｉｅｗｉｃｚ）、米国特許出願公開第２００５／２４４３５３号（Ｌｅｎｄｌｅｉｎ ｅｔ ａｌ．）、同第２００７／００９４６５号（Ｌｅｎｄｌｅｉｎ ｅｔ ａｌ．）、同第２００６／０４１０８９号（Ｍａｔｈｅｒ ｅｔ ａｌ．）、Ｃ．Ｍ．Ｙａｋａｃｈｉ ｅｔ ａｌ．「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」１８（２００８），２４２８〜２４３５、及びＤ．Ｌ．Ｓａｆｒａｎｓｋｉ ｅｔ ａｌ．「Ｐｏｌｙｍｅｒ」４９（２００８），４４４６〜４４５５で説明されるものが挙げられるが、これらに限定されない。

市販の熱可塑性形状記憶ポリマーとしては、ポリメチルメタクリレート、商品名「ＪＴｂｕ」でＰｏｌｙｍｅｒＥｘｐｅｒｔ（Ｆｒａｎｃｅ）から市販されるようなポリ（ｔ−ブチルアクリレート）、商品名ＴＥＣＯＦＬＥＸ（ＴＦＸ）でＮｏｖｅｏｎ Ｔｈｅｒｍｅｄｉｃｓ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から市販されるような脂肪族ポリエーテルポリウテルレタン、商品名ＤＩＡＲＹ（例えば、ＭＭタイプ、ＭＰタイプ、ＭＳタイプ及びＭＢ（マイクロビーズ粉末）タイプ）でＤｉａｐｌｅｘ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｊａｐａｎ）から市販されるポリエーテルポリウレタン、商品名ＣＡＬＯ−ＭＥＲでＰｏｌｙｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｇｒｏｕｐ（Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，ＣＡ）から市販される材料、商品名ＥＭＣでＣｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｉｎｃ．（Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，ＣＯ）から市販される弾性記憶複合材料、及び商品名ＶＥＲＩＦＬＥＸでＣｏｒｎｅｒｓｔｏｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ（Ｂｅａｖｅｒｃｒｅｅｋ，ＯＨ）から市販される材料が挙げられるが、これらに限定されない。

形状記憶ポリマーは、実質的に円形の断面形状を有する又は別の断面形状を有する材料の細長いストランドの形態で作ることができる。リベットとして使用可能なストランドのために、ポリマーストランドは、適切な長さのセグメントの締結具に切断され、セグメントの長さは用途によって決まる。これらの締結具は次いで所望の位置に置かれ、２つ以上のワークピースを接合することができる。例えば、一実施では、締結具の第１の端部は第１のワークピースの空洞に挿入されることができ、締結具の第２の端部は第２のワークピースの空洞に挿入されることができる。締結具を加熱することで、空洞内で締結具が長手方向の収縮及び横方向の膨張を生じ、締結具が第１のワークピースと第２のワークピースとを共にしっかりと保持する。

いくつかの実施では、より長い締結具の付加的な締結具材料は、加熱されるとより深いリベットヘッドを形成するので、より短い締結具と比べてより強い結合を作り出すために、より長い締結具を使用することができる。しかしながら、締結具の初期の長さは、ワークピース中の空洞の深さなどの他の要因によって制約され得る。多くの応用では、締結具は、所定の用途のための特定の接合強度を生ずる所定の長さに切断される。

本明細書で説明する実施形態は、形状記憶ポリマーストランドを所定の長さに分配、計量、及び切断する装置、システム、及び方法を伴う。いくつかの実施形態は、ポリマー形状記憶材料の連続ストランドを、端部の変形が特定の許容差内で、制御された調整可能な長さに分配、計量、及び切断するように構成された装置を伴う。図１は、ポリマーストランドの計量した量を分配し、ポリマー締結具を形成するためにポリマーストランドを所定の長さＬに切断するように構成された装置１００の概念ブロック図である。装置１００は、ストランド分配器１０１、ストランド計量機構１０２、及び切断機構１０３を含む。ストランド分配器１０１は、ストランドロール等の源（図１に示されていない）からポリマーストランド１０５を分配するように構成される。ストランド計量機構１０２はストランド分配器１０１と共に作動して、ストランドの長さが特定の量に分配されるように制御する。切断機構１０３は、締結具の所定の長さでストランドを切断する。

図２は、締結具分配装置を作動させる（２１０）方法を示すフローチャートである。締結具分配装置は、作動可能に接続されるストランド分配器とストランド計量機構と切断機構とを含む。方法は、ストランド分配器を作動させて形状記憶ポリマー材料のストランドを分配する（２２０）ことを含む。形状記憶ポリマーストランドは、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成される。ストランド分配器及び計量機構は、分配中にストランドの所定の長さを計量する（２３０）ように協働する。所定の長さの締結具を形成するためにストランドを切断する（２４０）。

いくつかの実施形態では、締結具を分配すること（２２０）は、切断されたポリマーストランド締結具の第１の端部を第１のワークピースの開口部に分配することを含んでもよい。締結具の第２の端部は、第２のワークピースの開口部に挿入されてもよい。次に、締結具を横方向に膨張させかつ長手方向に収縮させる熱の下で第１及び第２の端部の両方を含む締結具の変態によって第１のワークピースと第２のワークピースとが接合されるように、締結具が加熱されてもよい。

他の実施形態では、ポリマー締結具の第１の端部が第１のワークピースの開口部に分配され、次いで加熱されて、締結具の第１の端部の領域を変態させる。加熱は、締結具の第２の端部の領域を実質的に変態させない。第１の端部が加熱され変態された後、締結具の第２の端部が第２のワークピースに置かれ、次いで第２の端部が加熱される。第２の端部の加熱は、締結具の第２の端部の領域を変態させる。いくつかの実施形態では、第１のワークピース又は第２のワークピースの開口部のうちの少なくとも一方は、盲空洞である。いくつかの実施形態では、第１のワークピース又は第２のワークピースの開口部のうちの少なくとも一方は、通し孔である。第１の端部を加熱することは、第１の端部を第１のワークピースに添着させる働きをし、締結具の第２の端部を第２のワークピースに挿入中に締結具が第１のワークピースの通し孔又は空洞から落ちるのを防ぐなど、第１のワークピースの次の取り扱いを容易にすることができる。

いくつかの実施形態では、分配装置を作動させること（２１０）は、手動で分配装置を操作することを含む。分配すること（２２０）、計量すること（２３０）、及び切断すること（２４０）はすべて、分配装置のハンドル又は他の作動機構に圧力を加えるなどのユーザーの動作の結果として起こり得る。いくつかの実施形態では、分配装置を作動させること（２１０）は、自動制御下で作動させることを含む。分配すること（２２０）、計量すること（２３０）、及び切断すること（２４０）はすべて、最低限のユーザー入力で自動的に機能してもよい。更に他の実施形態では、分配装置を作動させること（２１０）は、いくつかの手作業といくつかの自動操作との組み合わせによって装置を作動させることを含む。

図３Ａ及び３Ｂは、ポリマー締結具を所定の長さに分配し切断するように手動で操作可能である分配装置３００の例を示す。装置３００は、ストランド分配器３２０、ストランド計量機構３３０、及びストランド切断機構１０３を含む。ストランド分配器３２０は、ポリマーストランド３４０を分配するように構成され、このストランド３４０は切断機構３１０によって所定の長さＬに切断されて長さＬの締結具３４５を作る。

図３Ａ及び３Ｂに示す実施形態では、ストランド分配器３２０は、第１の構造体３８１及び第２の構造体３８２を含む。第１の構造体３８１は、第１のハンドル３０１、カムプレート３０９、及び第１のグリッパー３２１を含む。第１のグリッパー３２１及び／又は第２のグリッパー３２２は、ストランド３４０が貫通するグリッパー３２１に連結される中空の管従動体３２１ａを含むことができる。管従動体３２１ａは、グリッパー３２１へ及び／又はそれからストランド３４０を案内することを容易にするように構成される。図３Ａ及び３Ｂに示されるストランド計量機構３３０は、第１の構造体３８１のカムプレート３０９に連結される止め部３３１を含む。この特定の実施形態では、第１のハンドル３０１及びカムプレート３０９は個別の部品であり、第１のハンドル３０１は、止め具、例えば、ボルト３０５ａ、３０５ｂによってカムプレート３０９に固定されている。他の実施形態では、ハンドル及びカムプレートは単一構造体として形成されてもよい。

第２の構造体３８２は、第２のハンドル３０２、ベースプレート３１１、及び第２のグリッパー３２２を含む。切断機構３１０は、ベースプレート３１１に取り付けられる。第２の構造体３８２は、枢動ロッド３７５によって第１の構造体３８１に回転可能に取り付けられる。ばね３７６は、第１のハンドル３０１と第２のハンドル３０２との間に配置される。

図３Ａ及び３Ｂに示される例では、装置３００の手動操作は、第１の構造体３８１と第２の構造体３８２との間の相対回転運動によって達成される。この考察の基準系を提供するために、第１の構造体３８１が固定され、第２の構造体３８２が枢動ロッド３７５の周りを回転することが想定されるが、別の方法としては、第１の構造体３８１が枢動ロッド３７５の周りで第２の構造体３８２に対して回転して第２の構造体３８２が固定されることが想定され得ることが理解されるであろう。

図３Ａは「ハンドルが開いた」位置での装置３００を示し、第２のハンドル３０２は、止め部３３１によって制限される範囲まで時計回りの方向に回転している。図３Ｂは「ハンドルが閉じた」位置での装置３００を示し、ばね３７６が圧縮され、ハンドル３０１、３０２の端部３０１ａ、３０２ａが互いに接触しているか又は閉じている。

「ハンドルが開いた」位置で第２の構造体３８２は、第１の構造体３８１に対して反時計回りの方向（矢印３９１）に回転することができるが、時計回り方向（矢印３９２）への更なる回転運動は、止め部３３１によって制限されている。「ハンドルが閉じた」位置で第２の構造体３８２は、第１の構造体３８１に対して時計回り方向（矢印３９２）に回転することができてもよく、反時計回りの方向（矢印３９１）への更なる回転運動を制限されてもよいか又は可能ではない。

「ハンドルを閉じた」位置から「ハンドルが開いた」位置へ動かす（本明細書では第１の相対運動と呼ばれる場合もある）ことは、第１の構造体３８１に対する第２の構造体３８２の時計回りの回転によって、ストランド３４０ａの特定量をベースプレート内のアパーチャ３１１ａを通して分配させる。「ハンドルが開いた」位置から「ハンドルが閉じた」位置へ動かす（本明細書では第２の相対運動と呼ばれる場合もある）ことは、第１の構造体３８１に対する第２の構造体３８２の反時計回りの回転（矢印３９１）によって、第１の相対運動の間に分配されたストランドを切断させ、所定の長さＬの締結具３４５を形成する。

ポリマーストランドを分配するように構成された装置の手動操作は、多くの他の方法で達成することができることが理解されるであろう。本明細書に開示される特定の例は、手動操作の多数の可能な形態の１つにすぎない。手動操作は、ある長さのポリマーストランドをストランド源、例えば、ロールから分配させ、締結具を所定の長さに切断する任意の手動式機構によって達成することができる。

図３Ａ及び３Ｂに示される装置でストランドの前進を達成するために、２つのグリッパー３２１、３２２は互いに対する動作を強いられる。第１の相対運動中に、静止した第１の構造体３８１及び可動の第２の構造体３８２の任意の枠組みを用いて、第２の構造体３８２は時計回りの方向（矢印３９２）に回転する。ばね３７６は、ハンドル３０１、３０２の端部３０１ａ、３０２ａを力で離し、第２のグリッパー３２２を第１のグリッパー３２１に接近移動させる。第１のグリッパー３２１がストランド３４０を掴み、第２のグリッパー３２２はストランド３４０が第２のグリッパーを通って移動することを可能にする。第１の運動によって、ストランド３４０ａの所定量を第２の構造体３８２のベースプレート３１１内のアパーチャ３１１ａを通して分配させる。第２の構造体３８２の回転の量、したがって、分配されるストランドの長さは停止機構３３０によって制御される。

図３Ａ及び３Ｂに示される計量機構３３０は、ボルトなど、止め部として機能するねじ切り部品３３１、及び止めナット３３２を含む。いくつかの実施形態では、計量機構は調整可能であり得る。例えば、図３Ａ及び３Ｂに示されるように、第１の構造体３８１と第２の構造体３８２との間のねじ切り部品３３１の露出部分３３１ａは、部分３３１をプレート３０９の中にねじ込んで露出部分３３１ａをより小さくすることによって、又は、部分３３１をプレート３０９からねじ出しして露出部分３３１ａをより大きくすることによって調整することができる。

計量機構３３０は、ストランド分配器３２０と共に作動してストランド３４０ａの所定量を分配する。より大きな露出部分は、第１の構造体３８１に対する第２の構造体３８２の時計回りの回転（矢印３９２）を低減させ、分配されるストランドの長さを低減させる。より小さい露出部分は、第１の構造体３８１に対する第２の構造体３８２の時計回りの回転（矢印３９２）を増大させ、分配されるストランドの長さを増加させる。図３Ａ及び３Ｂで示される計量機構３３０は、ねじ切り部品３３１の上にねじ込まれる止めナット３３２を含む。止めナット３３２は、プレート３０９に締め付けてねじ切り部品３３１を固定させることができ、所定の長さの露出部分３３１ａを提供する。

図３Ｃに示される装置３００では、切断機構３１０は、鋭い切刃を有するナイフ刃３１６（図３Ａ及び３Ｂでは見えない）を含む。ナイフ刃は、ベースプレート３１１の分配表面３１１ｂに沿って延在し、一端でカム従動体３１２に取り付けられる。カム従動体３１２は、ベースプレート３１１の第１及び第２の凸部３１１ｃ、３１１ｄ内の孔を通って延在する。図３Ｃは、第１の運動中にハンドル３０１、３０２が離れて移動した後の「ハンドルが開いた」位置での装置３００を示す。「ハンドルが開いた」位置では、ナイフ刃３１６はストランド３４０ａの所定量から離れて位置付けされる。

第１の運動中にハンドル３０１、３０２が離れて移動するとき、従動体３１２の周りのばね３１４は、従動体３１２及びナイフを切断ストランドから離して押し戻す。ナイフが離れて移動するにつれて、ストランド３４０ａの新しい片が、上述したように、ベースプレート３１１内のアパーチャ３１１ａを通って延びる。

第２の運動中に、ハンドル３０１、３０２が共に強く握られるとき、カムプレート３０９のカム領域３１３が従動体３１２を押して、ナイフ刃の縁部をストランド３４０に通過させる。ハンドル３０１、３０２が強く握られるにつれて、ナイフは分配表面３１１ｂに沿って摺動し、ストランド３４０の方へ前進しストランド３４０を切断する。ストランド３４０は第２のグリッパー３２２によって静止して保持され、アパーチャ３１１ａを貫通する。第２の運動中に、カム従動子３１２の周りに配置されたばね３１４は、ベースプレート３１１の第１の凸部３１１ｃとカム従動子３１２に固定されたカラー３１５との間で圧縮される。いくつかの実施形態では、切断機構３１０は、ポリマーストランド３４０の断面形状の２５％未満、１０％未満、又は更には２％未満の歪みでポリマーストランド３４０を切断するように構成される。

図４は、分解立体図で示されるグリッパー４００を示す。グリッパー４００は、図３Ａ及び３Ｂに示される第１のグリッパー３２１として使用されてもよい。第２のグリッパー３２２は、第１のグリッパー３２１と同じ構造を有してもよく、又は異なる構造を有してもよい。図３Ａ及び３Ｂに示される例では、第２のグリッパー３２２はある点で第１のグリッパー３２１と類似するが、第２のグリッパー３２２が中空の管従動体３２１ａを含まないという点で異なる。

図４に示されるグリッパー４００は、コレット４０２及びスリーブ４０１を含む。スリーブ４０１はテーパ形状であり、コレット４０２は多数のくさび４０３に分割されることができる。コレットのくさび４０３は、ポリマーストランドをしっかり掴むために内部がのこぎり歯状４０４であり得る。グリッパー４００は、コレット４０２をスリーブ４０１のテーパに押し込むばね４０５を含む。グリッパー４００は、ポリマーストランドが、図４の矢印の方向に、スリーブ４０１内でテーパのより幅広い部分の方へ移動するとき、コレット４０２がスリーブ４０１内でテーパのより幅広い部分の方へ移動し、コレットのくさび４０３が分かれてポリマーストランドがコレット４０２内で移動することを可能にするように構成される。またグリッパー４００は、ポリマーストランドが、図４の矢印の反対方向に、スリーブ４０１内でテーパのより狭い部分の方へ移動するとき、コレットのくさび４０３が一緒に閉じてポリマーストランドを掴むように構成される。グリッパー４００は、ポリマーストランドを矢印の第１の方向へ移動させるように、またポリマーストランドが、第１の方向の反対である第２の方向に移動するのを抑止するように構成される。グリッパー４００は、多数のポリマーストランド径を収容可能であってもよい。グリッパー４００は、ポリマーストランドをグリッパー４００へ及び／又はそれから案内する、曲線状の中空の管従動体４０６を含んでもよい。またグリッパー４００は、ばね４０５をスリーブ４０１内部に保持するばねホルダー４０７を含んでもよい。

図５Ａ〜５Ｃはそれぞれ、第２の構造体３８２の第２のハンドル３０２の頂面図、側面図、及び底面図を示す。第２のハンドル３０２はスロット５０５を有し、それを通って第１の構造体３８１のカムプレート３０９（図５Ａ〜５Ｃには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）が挿入される。枢動ロッド３７５（図５Ａ〜５Ｃには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）が孔５０１に挿入された状態で、第２のハンドル３０２はカムプレート３０９に回転可能に取り付け可能である。第２のハンドル３０２は、枢動ロッド３７５の周りで回転するように構成される。第２のハンドル３０２は、第１のハンドル３０１と第２のハンドル３０２と間に配置されたばね３７６を収容するような寸法をなしかつ構成されたばね凹部５１０を含む。また第２のハンドル３０２は、ベースプレート３１１（図５Ａ〜５Ｃには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）を第２のハンドル３０２に取り付けるのを容易にする凹部５２０を含む。

図５Ａ〜５Ｃは、第２のハンドル３０２の例示的な形状及び寸法を提供するが、形状及び寸法は例示的なものであり、多くの他の形状及び／又は寸法が可能であることが理解されるであろう。寸法はすべて近似値であり、許容値内である。例えば、ハンドル３０２は、０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）の正方形アルミニウム棒から作られてもよい。ハンドル３０２の長さは、８．８インチ（２２．３５２ｃｍ）〜９．０インチ（２２．８６ｃｍ）であってもよく、スロット５０５の大きさは、０．３８インチ（０．９６５ｃｍ）×２．７５インチ（６．９８５ｃｍ）であってもよく、孔５０１の直径は、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）であってもよい。ばね凹部５１０は、直径０．５インチ（１．２７ｃｍ）及び深さ０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）であってもよく、ハンドル３０２の端部３０２ａから４．２５インチ（１０．７９５ｃｍ）に位置してもよい。ベースプレート用の凹部５２０は、スロット５０１に隣接して位置してもよく、幅０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）、長さ１．２５インチ（３．１７５ｃｍ）、及び深さ０．３７５インチ（０．９５ｃｍ）であってもよい。

図６Ａ及び６Ｂはそれぞれ、第１のハンドル３０１の側面図及び底面図を示す。第１のハンドル３０１は、ボルト３０５ａ、３０５ｂ（図６Ａには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）を受け入れる寸法をなすハンドル３０１貫通する２つの孔６０１を含む。ボルト３０５ａ、３０５ｂは、第１のハンドル３０１をカムプレート３０９（図６Ａには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）に固定する。カムプレート３０９は、第１のハンドル３０１のカム取り付け凹部６０２に嵌装し、孔６０１を通り抜ける締結具によって第１のハンドル３０１に固定される。第１のハンドル３０１は、第２のハンドル３０２と第１のハンドル３０１との間に配置されたばね３７６（図６Ａには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）を収容するように構成されたばね凹部６１０を含む。

図６Ａ及び６Ｂは、第１のハンドル３０１の例示的な形状及び寸法を提供するが、形状及び寸法は例示的なものであり、多くの他の形状及び／又は寸法が可能であることが理解されるであろう。寸法はすべて近似値であり、許容値内である。例えば、ハンドル３０１は、０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）の正方形アルミニウム棒から作られてもよい。ハンドル３０１の長さは６．５インチ（１６．５１ｃｍ）であってもよい。孔６０１は、直径０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）であってもよく、ハンドル３０１の端部３０１ｂからそれぞれ、０．３７５インチ（０．９５３ｃｍ）及び１．３７５インチ（３．４９３ｃｍ）に位置してもよい。カムプレートのスロット６０２は、０．３７５インチ（０．９５３ｃｍ）×２インチ（５．０８ｃｍ）の寸法を有してもよい。ばね凹部６１０は、端部３０１ａから３．７３インチ（９．４７４ｃｍ）に位置してもよく、直径０．６２５インチ（１．５８８ｃｍ）及び深さ０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）であってもよい。

図７は、第１の構造体３８１のカムプレート３０９を示す。カムプレート３０９は、第２のハンドル３０２（図７には示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）に回転可能に連結されるように構成される。カムプレート３０９は、第２の運動中に切断機構のカム従動子３１２（図７には示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）を押すように構成されたカム領域３１３を含む。カムプレート３０９は、孔７０１ａ、７０１ｂを通って配置された締結具、例えば、ボルトによって第１のハンドル３０１（図７には示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）に接続されるように構成される。カムプレート３０９は、例えば、図３Ａ及び３Ｂに示される枢動ロッド３７５によって、孔７０２を通って第２のハンドル３０２に回転可能に接続されるように構成される。第２のハンドルは、孔７０２に挿入された枢動ロッド３７５の周りを枢動することができ、その結果、第１のハンドル及びカムプレートを含む第１の構造体に対して移動する。

図７は、カムプレート３０９の例示的な形状及び寸法を示すが、形状及び／又は寸法は例示的なものであり、多くの他の形状及び／又は寸法が可能であることが理解されるであろう。寸法はすべて近似値であり、許容値内である。例えば、カムプレート３０９は、縁部３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄ、及び３０９ｅを有する厚さ０．３７５（０．９５３ｃｍ）の五角形のプレートであってもよい。縁部３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｄ、及び３０９ｅはそれぞれ、１．７５インチ（４．４４５ｃｍ）、２．５インチ（６．３５ｃｍ）、１．１２５インチ（２．８５８ｃｍ）、及び４．０インチ（１０．１６ｃｍ）の寸法を有してもよい。孔７０１ａは、縁部３０９ａから１．９４インチ（４．９２８ｃｍ）及び縁部３０９ｅから０．５インチ（１．２７ｃｍ）に位置してもよい。孔７０１ｂは、縁部３０９ａから２．１０インチ（５．３３４ｃｍ）及び孔７０１ａから１インチ（２．５４ｃｍ）に位置してもよい。孔７０２は、縁部３０９ｄから１インチ（２．５４ｃｍ）及び縁部３０９ｅから０．５インチ（１．２７ｃｍ）に位置してもよい。

図８Ａ〜８Ｄは、ベースプレート３１１を示す。図８Ａは、ベースプレート３１１の傾斜した頂面図である。図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄはそれぞれ、ベースプレート３１１の側面図、底面図、背面図である。ベースプレート３１１は、第２のハンドル３０２内の凹部５２０（図５Ａ〜５Ｃに示される）に挿入されるように構成された凸部８０１を有し、ベースプレート３１１と第２のハンドル３０２とを接続する。ベースプレート３１１は、ベースプレート凸部３１１ｃ、３１１ｄを含む。ベースプレート凸部３１１ｃ、３１１ｄをそれぞれ貫通するアパーチャ８１５、８１６は、カム従動子をアパーチャ８１５、８１６に挿入させるように構成される。ベースプレート３１１は、分配表面３１１ｂを有する分配部分８１１、及びポリマーストランドを分配アパーチャ３１１ａに通過させるような寸法の分配アパーチャ３１１ａを含む。

図８Ａ〜８Ｄは、ベースプレート３１１の例示的な形状及び寸法を示すが、形状及び寸法は例示的なものであり、多くの他の形状及び／又は寸法が可能であることが理解されるであろう。寸法はすべて近似値であり、許容値内である。例えば、ベースプレート３１１の凸部８０１は、側面８８５ａ、８８５ｂに沿って１インチ（２．５４ｃｍ）であってもよく、及び側面８８３ａ、８８３ｂに沿って０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）であってもよい。凸部８０１は、表面８８１上に０．３２インチ（０．８１３ｃｍ）の高さを有してもよい。凸部８０１は、側面８８２ａから０．３７５インチ（０．９５３ｃｍ）、及び側面８８２ｂから０．６２５インチ（１．５８８ｃｍ）に位置することができる。

表面８８１は、表面８８１がベースプレート延長部８１１の上面８８４から０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）高くなるように、角度をなしてもよい。アパーチャ８１５及び８１６は、０．６２５インチ（１．５８８ｃｍ）の直径を有することができる。アパーチャ８１６は、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）の厚さを有するベースプレート凸部３１１ｄを通って延在する。アパーチャ８１５は、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）の厚さを有するベースプレート凸部３１１ｃを通って延在し、更に０．５インチ（１．２７ｃｍ）だけベースプレート延長部８１１に延在する。アパーチャ３１１ａは、ベースプレート側８８５から０．３７５インチ（０．９５３ｃｍ）に位置する。

図９Ａ及び９Ｂは、カム従動子のためのカラー３１５の側面図及び正面図をそれぞれ示す。前述のように、カラー３１５は、切断動作中にナイフ刃に連結されたばねを圧縮するように構成される。カラーは、カム従動子３１２（図９Ａ及び９Ｂには示されないが、図３Ａ及び３Ｂに示される）の周りに嵌合するように構成されたアパーチャ９１５を含む。締め付けねじ９１０は、カラー３１５をカム従動子３１２に固定するように構成される。

図９Ａ及び９Ｂは、カラー３１５の例示的な形状及び寸法を示すが、形状及び寸法は例示的なものであり、多くの他の形状及び／又は寸法が可能であることが理解されるであろう。例えば、カラー３１５は、高さ０．６２５インチ（１．５８８ｃｍ）、幅０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）、及び厚さ０．３７５インチ（０．９５３ｃｍ）を有してもよい。カラー内のアパーチャの直径は０．３２５インチ（０．８２６ｃｍ）であってもよい。

ここで図１の概念図に戻って、ストランド分配器１０１、ストランド計量機構１０２、及びストランド切断機構１０３の機能は、様々な方法で遂行されてもよいことが理解されるであろう。したがって、図１に示される装置１００は、多くの形態及び寸法を有する構成要素１０１、１０２、１０３を用いてもよい。

ストランド分配器１０１は、源（図１には示されない）からポリマーストランド１０５を引っ張り、ポリマーストランド１０５を装置１００のインプット１００ａからアウトプット１００ｂへ移動させる。様々な形態では、ストランド分配器１０１は、１つ以上のグリッパー、１つ以上の分配ローラー、１つ以上の回転モーター、１つ以上の直動アクチュエータ、１つ以上のコレット及びスリーブグリッパー、１つ以上のラチェットホイール、１つ以上のばね仕掛けのクランプ、又はポリマーストランド１０５の、装置１００のインプット１００ａからアウトプット１００ｂへの移動を補助することができる任意の他の機構を含んでもよい。ストランド分配器１０１は、ポリマーストランドを移動させるために共に作動するように構成された、異なるタイプの構成要素を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ストランド分配器は、グリッパー、ラチェットホイール、ばね仕掛けのクランプ、分配ホイール、ステッピングモーター、直動アクチュエータ等の組み合わせを含んでもよい。

少なくとも図３Ａ及び３Ｂに関して議論されたように、いくつかの実施形態では、ポリマーストランド１０５を装置１００のインプット１００ａからアウトプット１００ｂへ移動させるのに多数のグリッパーが使用されてもよい。グリッパーは、ポリマーストランド１０５を装置１００のアウトプットの方へ移動させる間、ポリマーストランド１０５を保持する。いくつかの実施形態では、各グリッパーは、ポリマーストランド１０５をグリッパーを通って１つの方向に移動させるが、別の方向には移動させない。グリッパーは共に機能して、ポリマーストランドを多数のグリッパー間で装置のアウトプットの方へ前進させてもよい。

いくつかの実施形態では、ストランド分配器１０１は、１つ以上のコレット及びテーパスリーブ型グリッパーを含む。コレット及びテーパスリーブ型グリッパーは、ポリマーストランド１０５を１つの方向に移動させるが、反対方向には移動させないように使用されてもよい。多数のコレットは、多数のコレットを互いに対して協働させることによってポリマーストランド１０５を移動させるのに使用することができる。

別の実施形態では、ストランド分配器１０１は少なくとも１つの分配ローラーを含む。分配ローラーは、装置１００を通ってポリマーストランド１０５を掴んで移動させるのを補助する。一実施形態では、ポリマーストランドは、分配ローラーと、プレートなどの静的要素との間に配置される。ローラーの最も外側の縁部とプレートとの間の距離はポリマーストランド１０５の直径よりわずかに小さく、ポリマーストランド１０５に対する圧力を確実にする。別の実施形態では、ポリマーストランドは２つの分配ローラー間に配置される。分配ローラーは、反時計周りの方向及び／又は時計回りの方向に回転可能であってもよく、その結果、ポリマーストランド１０５を多数の方向に移動させる。多数のローラーが使用される場合、多数のローラーは互いに真向かいに位置付けられた２つのローラーであってもよく、ポリマーストランド１０５の長手方向に垂直であるローラーの２つの中心の間の直線を形成する。ローラーの最も外側の縁部の間の距離は、ポリマーストランド１０５の直径よりわずかに小さく、ポリマーストランド１０５に対する圧力を確実にする。いくつかの実施形態では、２つ以上の分配ローラーは、ポリマーストランドの長さに沿って互いにずれてもよい。

いくつかの実施形態では、ストランド分配器１０１は、ＡＣ又はＤＣ回転モーターなどの少なくとも１つの電気機械的モーターを含む。モーターがローラーを回転させて装置のアウトプット１００ｂの方へのポリマーストランド１０５の移動を制御するように、モーターは分配ローラーに連結されてもよい。モーターは、わずかな増分で動き、ポリマーストランド１０５の分配を制御することができるステッピングモーターを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ストランド分配器１０１は、爪及びはめ歯歯車の配置を含むラチェットホイールを含む。爪及びはめ歯歯車は、ポリマーストランド１０５を装置１００のアウトプット１００ｂの方へ移動させるために用いられてもよい。ラチェットホイールは、はめ歯歯車の歯のサイズに基づいて、ポリマーストランド１０５の小さい増分の移動を提供してもよい。ラチェットホイールは、はめ歯歯車を回転させるために電気機械的モーター又はいくつかの他のタイプの装置と組み合わせて用いられてもよい。

別の実施形態では、ストランド分配器１０１は少なくとも１つのばね仕掛けのクランプを含んでもよい。前述のように、２つのばね仕掛けのクレーム（claims）が、ポリマーストランドを交互に掴み、ポリマーストランドをクランプに通過させてポリマーストランドをアウトプットの方へ移動させるために一緒に使用されてもよい。ステッピングモーター、回転モーター、分配ローラー、及び／又は直動アクチュエータが、ポリマーストランド１０５を移動させるのを補助するためにばね仕掛けのクランプと組み合わせて用いられてもよい。

別の実施形態では、ストランド分配器１０１は、主ネジ又はソレノイドなどの機械的又は電気機械的直動アクチュエータを含んでもよい。例えば、直動アクチュエータは、クランプを開閉するためにばね仕掛けのクランプに連結されてもよい。

また装置１００は、ストランド計量機構１０２を含む。ストランド計量機構１０２は、装置１００のインプット１００ａからアウトプット１００ｂへ通過するポリマーストランド１０５の量を制御する。アウトプット１００ｂを通過するポリマーストランド１０５の量を制御するによって、ストランド計量機構１０２は、分配されるポリマーストランドの量及びポリマーストランドから切断される締結具の長さＬを制御することができる。ストランド計量機構１０２は、ポリマーストランド１０５の特定量を分配するように調整することができる。ストランド計量機構１０２は、ストランド計量機構１０２がポリマーストランド１０５の意図した量を分配していることを確実にするために較正機構を更に含み得る。較正機構によって、ユーザーが、装置の欠陥、又は装置の使用過程でストランド計量機構１０２の精度の潜在的なドリフトを説明することが可能になる。ストランド計量機構１０２は、止め部特徴、計量歯車、及び／又はステッピングモーターと共に動作するソフトウェアアルゴリズム、エンコーダ、又は分配されるポリマーストランド１０５の特定量の計量を容易にする任意の他の構成要素を含んでもよい。

計量機構は、ポリマーストランド１０５の特定量を分配するために特定の瞬時にストランド分配器１０１を止めることが可能である。計量機構は、所定の長さの締結具を形成するためにポリマーストランド１０５が切断機構１０３によって切断されるまで、ストランド分配器１０１が追加のポリマーストランド１０５を分配することを抑止してもよい。計量機構は、ストランド分配器１０１のアウトプットで分配されるポリマーストランド１０５の量、及び／又はストランドから切断される締結具の長さＬを定める計量機構を調整するように構成された調整構成要素を含んでもよい。調整可能な構成要素は、分配されるストランドの特定量及び／又は所定の締結具の長さＬに対応する、ダイヤル、ボタン、又は、計量機構が特定の状態に定められることを可能にする任意の他の入力装置によって制御されてもよい。調整構成要素は位置にロック可能であってもよく、一旦ロックされると、ストランド計量機構１０２がポリマーストランド１０５の切断の間に分配されるストランドの量を変えるのを防ぐ。

計量機構は、分配されるポリマーストランド１０５の量、及び／又は切断機構１０３によって切断されるポリマーストランド１０５の長さＬのインジケーターを表示する要素を有してもよい。表示は、デジタル表示、アナログ表示、定規、又は、計量機構によって分配されるポリマーストランドの量及び／又はストランドから切断される締結具の長さＬの示度を提供する任意の他の特徴であってもよい。

いくつかの実施形態では、ストランド計量機構１０２は計量歯車を含む。計量歯車は、装置１００を通って切断機構１０３まで移動するポリマーストランド１０５の量を制御する。計量歯車は上述の調整可能な特徴を有してもよい。いくつかの実施形態では、ストランド計量機構１０２は、モーター又は直動アクチュエータのような電気機械的アクチュエータと共に動作するエンコーダを含む。エンコーダは、分配されるストランドの量に関する電気信号又は他の示度を供給するために配置することができ、この信号は、ストランドの分配を制御するために使用することができる。

所定の長さＬの締結具が作られるように、ポリマーストランドが計量される。ポリマーストランド締結具が置かれるワークピース内の空洞に関連した深さの許容差があってもよい。したがって、計量機構は、締結具が許容限界内の長さで作られるように配置されてもよい。締結具が長すぎる場合、締結具は指定された空洞に嵌合しない可能性がある。短すぎる締結具は、指定値未満の量を有する締結具のリベットヘッドをもたらし得る。いくつかの実施形態では、計量機構１０２は、締結具の長さが所定の長さＬの１０％、５％、又は更には１％以内であるように、分配されたポリマーストランドを計量するように構成される。

装置１００は切断機構１０３を含む。切断機構１０３は、ポリマーストランド１０５に対して第１の位置に配置された少なくとも１つの切断特徴を含むことができる。いくつかの実施では、切断特徴は、鋭い縁部を有する刃を含むことができる。切断特徴は、装置１００の分配表面を横切ってポリマーストランド１０５の方へ移動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、切断機構１０３は、切断特徴の動作を制限する切断止め部を更に含んでもよい。

切断動作は、ストランド分配器１０１がポリマーストランド１０５の特定の長さを分配するストランド分配動作の後に起こる。切断動作は、ストランドを所定の長さＬの締結具に切断する。切断特徴がポリマーストランド１０５を切断した後、切断機構は、次の切断に備えて切断特徴を前の位置に戻すように構成され得る。例えば、切断機構１０３は、切断特徴を切断動作後に引き込む、ばねなどの切断特徴引き込み装置を含んでもよい。

ポリマーストランド１０５は、ストランド１０５が切断機構１０３によって切断されている間に、ポリマーストランド１０５の移動を制限するように構成されるストランドホルダー及び／又はグリッパーによって適所に保持されてもよい。いくつかの実施では、ストランドホルダーは分配表面内のアパーチャを含む。アパーチャの直径はストランドの直径より大きく、ストランド１０５がアパーチャを通して長手方向軸に沿って比較的自由に移動することを可能にするが、ストランド１０５のアパーチャ内の横方向の移動を制限する。グリッパーがアパーチャと共に使用される場合、切断工程中、アパーチャはストランドの横方向の移動を制限し、グリッパーはストランドの長手方向の移動を制限する。横方向ストランドホルダー、グリッパー、又は両方の併用は、ポリマーストランド１０５の一様な切断、及び切断長さ間の一貫性を容易にする。

切断機構１０３は、ナイフ刃、はさみ、やっとこ、鋸刃、回転刃、ワイヤー、なまくらの刃、一対のせん断プレート、又はポリマーストランド１０５の切断を補助する任意の他の特徴を含んでもよい。

切断機構１０３は、ポリマーストランド１０５の比較的滑らかででこぼこのない切口を提供するように構成された、鋭い縁部を有するナイフ刃を含んでもよい。切断機構は、ナイフの刃先を特定の鋭利度に保つ研磨装置を含んでもよい。ナイフ刃の切断縁部は、直線、湾曲状、又は角度をなしてもよい。例えば、ナイフ刃の切断縁部は、刃の材料に、ポリマーストランド１０５の外形に類似した半円のぎざぎざを有してもよい。このぎざぎざを付けた半円のナイフ刃の形状は、ポリマーストランド１０５に加えられた力を分散させてもよく、よりでこぼこのない切口が得られる。

切断機構は、ポリマーストランド１０５に収束する多数の刃を有してもよい。いくつかの実施形態では、切断機構はポリマーストランドの両側に配置された２つの刃を含んでもよい。例えば、２つのぎざぎざを付けた半円のナイフ刃がポリマーストランド１０５の両側に配置されてもよく、切断刃とポリマーストランド１０５との大きい量の接触をもたらす。切断機構１０３は、はさみ、やっとこ機構、又は多数のせん断プレートを含んでもよい。

ポリマーストランド１０５を切断するとき、ポリマーストランド１０５の断面形状を歪ませる可能性がある。円形断面ストランドにとって、歪みはいくつかの点でストランドの断面直径を増加させ得る。ポリマーストランド締結具が置かれる孔に関連した許容差は、比較的小さいものであり得る。したがって、切断機構は、ポリマーストランド１０５が元の断面形状を実質的に保ち、切断されるときに実質的に歪まないように配置されてもよい。ポリマーストランド１０５が実質的に歪んでいる場合、得られるポリマーリベット締結具は、指定された孔に嵌合しない可能性がある。いくつかの実施形態では、切断機構１０３は、ポリマーストランド１０５の断面形状の２５％未満、１０％未満、又は更には２％未満の歪みでポリマーストランド１０５を切断するように構成される。いくつかの実施形態では、ナイフ刃又は多数のせん断プレートは、ポリマーストランド１０５の断面形状を他の切断特徴より少ない変形及び歪みでポリマーストランド１０５を切断することができる。

いくつかの実施形態では、装置１００は加熱器１０７を更に含んでもよい。加熱器は、ポリマーストランド１０５及び切断機構１０３がアウトプット１００ｂで相互作用する地点の近くに位置してもよい。加熱器１０７は、ポリマーストランド１０５から切断された後の締結具を加熱するように配置されることができる。加熱器１０７は、締結具を両端で加熱するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、加熱器は、締結具を第１の端部で加熱するが、その反対の端部では締結具を実質的に加熱しないように構成されてもよい。加熱器１０７は、締結具が横方向に膨張しかつ長手方向に収縮して締結具を置かれた位置に固定するように、締結具のポリマー材料の温度を転移温度以上に上昇させる。加熱器１０７は、ポリマーストランド１０５を加熱器１０７から保護する熱シールドを含んでもよい。熱シールドを使用することで、装置からまだ分配されていないポリマーストランドがその原形を保持するように、ポリマーストランド１０５を漂遊熱から保護することができる。いくつかの実施形態では、加熱器はポリマーストランド１０５が切断される点から最も遠い締結具の側に置かれる。いくつかの実施形態は締結具が両端で加熱されることを可能にし、他の実施形態は締結具が片端でのみ加熱されることを可能にする。

いくつかの実施形態では、ストランド分配器１０１は、多数の直径の多数のストランドを分配するために、及び／又は異なるタイプ又は長さの多数のストランドを分配するために、多数の源から多数のポリマーストランドを分配するように構成される。多数のポリマーストランドを分配することは、生産及び／又は締結具の配置を増やすことによって装置１００の効率を上昇させ得る。いくつかの形態では、装置は、１つのストランド分配器１０１、１つのストランド計量機構１０２及び／又は１つの切断機構１０３を使用して、多数のストランドが分配されることができるように構成される。他の実施形態では、装置は、多数のストランドの各ポリマーストランドが、各自のストランド分配器１０１、各自のストランド計量機構１０２、及び／又は各自の切断機構１０３を有してもよいように構成される。

いくつかの実施形態では、ストランド分配器１０１は、多数の可能なストランド源からポリマーストランドの源を選択できるように構成される。例えば、ストランド分配器は、各源が異なる直径のストランドを供給する多数の源からポリマーストランドを選択できるように構成されてもよい。この構成で、分配されるストランドの直径は自動又は手動によって選択可能である。この実施形態の装置１００は、ストランド源を変更するために装置を再構成する必要なしで、多数の直径のストランドを分配するために使用されることができるであろう。ストランド分配器１０１は、多数の源からポリマーストランドを受け入れることができるインプット、並びに１つのストランドを分配することができる、連続して多数のストランドを分配することができる、及び／又は多数のストランドを実質的に同時に分配することができるアウトプットを含むことができる。

ストランド分配器１０１は、第１の源からポリマーストランドを選択する、選択したストランドをストランド分配器１０１を使用してアウトプット１００ｂへ動かす、選択したストランドの特定量をストランド計量機構１０２を使用して計量する、及び選択したストランドを切断機構１０３を使用して切断することができてもよい。選択したポリマーストランド１０５が切断された後、ストランド分配器１０１は、次の所望の締結具が第１のストランド源から切断される場合、第１の源からのポリマーストランドをストランド分配器１０１内で保持するように構成されてもよく、又はポリマーストランドをストランド分配器１０１から後退させ、第２の源から新しいポリマーストランドを選択するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、装置は、手動操作によってポリマーストランド１０５の所定の長さを分配し切断するように構成される。ストランド分配器１０１、ストランド計量機構１０２、及び切断機構１０３はすべて、ユーザーの動作の結果として機能してもよい。他の実施形態では、装置は、自動操作によってポリマーストランド１０５の所定の長さを分配して切断するように構成される。ストランド分配器１０１、ストランド計量機構１０２、及び切断機構１０３はすべて、最小限のユーザー入力で自動で機能してもよい。他の実施形態では、装置は、手動操作及び自動操作の両方の組み合わせによってポリマーストランド１０５の所定の長さを分配して切断するように構成される。

図１０のシステム１０００は、図１の装置１００にある点で類似し得る器具１０１０を含む。装置１０１０は、装置インプット１０００ａで１つ以上のストランド源（図１０には示されない）から１つ以上のポリマーストランド１００５を受け取り、１つ以上のストランドを装置アウトプット１０００ｂで分配する。様々な実施形態では、装置１０１０は、その動作がプロセッサ１０５１又は他の回路によって制御され自動化される。必要に応じて、位置決め機構１０５２と共に動作するプロセッサ１０５１が装置１０１０の位置を制御するために連結されてもよい。この構成で、プロセッサ１０５１及び位置決め機構１０５２は、ワークピースの表面上の特定の位置に装置１０１０を移動させるために作動してもよい。

プロセッサ１０５１は、所定の長さＬを有する締結具１００４を自動的に作るために、ストランド分配器１００１、計量機構１００２、切断機構１００３を制御するソフトウェアの指示を実行するようにプログラムされてもよい。例えば、ストランド分配器、計量機構、及び切断機構は、図１に関して前述した構成要素を含んでもよく、構成要素はまた、プロセッサ１０５１によって制御されることができる。例えば、システム１０００は、プログラム命令次第で、異なる長さの締結具を作ることができてもよい。ユーザーは異なる長さをシステムにプログラムしてもよく、あるいはプロセッサ１０５１は、測定した又は検知したパラメーターに基づいてポリマーストランドの長さを決定してもよい。１つの可能なパラメーターは、ポリマー締結具が置かれる孔の深さを含むことができる。例えば、プロセッサ１０５１は、ポリマー締結具が空洞の中に分配されたときにどれだけ露出されるべきであるかに基づいて、ポリマー締結具の長さを計算してもよい。

システム１０００は、ストランド分配器及び装置１０１０を動かす位置決め機構１０５２を更に含んでもよい。位置決め機構１０５２は、プロセッサ１０５１によって制御可能であってもよい。図１１に示されるように、位置決め機構１０５２は、ワークピース１１００に位置付けられた孔１１２０上にストランド分配器を動かす。ワークピース１１００は、図１１に示されるように、平面の二次元の表面１１１０を含んでもよく、あるいは、ワークピースは、三次元のより複雑な形状を有してもよい。位置決め機構は、装置１０１０を位置決めして締結具を分配するために、一次元、二次元、又は三次元で動くことが可能であってもよい。ストランド分配器は、多数の源１１５１、１１５２からの切断されたポリマーストランドをワークピース１１００の表面１１１０に位置付けられた孔１１２０の中に分配するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、装置１０１０は、前述のように、異なる直径及び／又は長さを有する多数のポリマーストランドを分配するように構成される。プロセッサ１０５１は、装置１０１０によって分配されたポリマーストランドの適切な直径を選択するために装置１０１０を制御するように構成することができる。この動作は、ポリマーストランドが分配される特定の孔１１２０の直径に基づいてもよい。

ユーザーは、異なる直径をシステムにプログラムしてもよく、あるいはプロセッサ１０５１は、測定した又は検知したパラメーターに基づいて、ポリマーストランドの直径を決定してもよい。１つの可能なパラメーターは、ポリマー締結具が置かれる孔又は空洞の直径を含むことができる。例えば、プロセッサ１０５１は、空洞の直径に基づいてポリマー締結具の直径を計算してもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０５１は、ワークピース１１００の孔１１２０の中に分配される様々なポリマー締結具の直径及び長さの所定のシーケンスを含んでもよい。

開示された例に列挙される特定の材料及び寸法並びに他の諸条件及び詳細は、本開示を過度に制限するものと解釈されるべきではない。主題事項が構造的特徴及び／又は方法論的行為に特定した言語で説明されたが、添付の特許請求の範囲に定義された主題事項は、必ずしも上述で説明された特定の特徴又は行為に制限されないことは理解されるべきである。むしろ、上述で説明された特定の特徴及び行為は、特許請求の範囲を実施する代表的な形態として開示される。

様々な装置及び方法が提供される。

実施形態１は、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーのストランドを分配するように構成されたストランド分配器あって、ストランドを分配するように協働する少なくとも２つのグリッパーを含む、ストランド分配器と、ストランドの所定の長さを分配するためにストランド分配器と共に作動可能であるように構成されたストランド計量機構と、所定の長さの締結具を形成するためにストランドを切断するように構成された切断機構と、を備える、装置である。

実施形態２は、実施形態１の装置であって、ストランド分配器が、互いに対して回転するように構成された第１の構造体と第２の構造体とを含み、第１の構造体に対する第２の構造体の第１の相対運動が、ストランド分配器に所定の長さを分配させ、第１の構造体に対する第２の構造体の第２の相対運動が、切断機構に所定の長さでストランドを切断させる。

実施形態３は、実施形態２の装置であって、ストランド計量機構が、第１の相対運動中に第１の構造体に対する第２の構造体の運動を、所定の長さに関連した相対運動の量に制限するように構成された止め部を含む。

実施形態４は、実施形態３の装置であって、止め部特徴が、所定の長さを調整するように調整可能である。

実施形態５は、実施形態２又は３の装置であって、ストランド分配器が第１のグリッパーと第２のグリッパーとを含み、第２の運動中に、第２のグリッパーがストランドを掴み、第１のグリッパーが第１のグリッパー内のストランドの移動を可能にし、第１グリッパーと第２のグリッパーとが互いに離れるように動く。

実施形態６は、実施形態５の装置であって、ストランド分配器が、第１の運動中に、第１のグリッパーがストランドを掴み、第２のグリッパーが第２のグリッパー内のストランドの移動を可能にし、第１グリッパーと第２のグリッパーとが互いに向かって動くように構成される。

実施形態７は、実施形態１〜６のいずれかの装置であって、ストランド分配器が第１のグリッパーと第２のグリッパーとを含み、各グリッパーがストランドを掴むように構成され、ストランド分配器が、ストランドの所定の長さを分配するためにグリッパーを互いに対して動かすように構成される。

実施形態８は、実施形態７の装置であって、計量機構が、第１グリッパーと第２のグリッパーとの間の相対運動を制限するように構成された止め部を含む。

実施形態９は、実施形態７又は８の装置であって、第１のグリッパー及び第２のグリッパーがそれぞれ、コレット及びスリーブを含む。

実施形態１０は、実施形態９の装置であって、スリーブがテーパ形状であり、コレットが分割され、多数のくさびを含む。

実施形態１１は、実施形態１０の装置であって、コレットのくさびがのこぎり歯状であり、各グリッパーが、コレットをスリーブのテーパに押し込むばねを含む。

実施形態１２は、実施形態１０又は１１の装置であって、各グリッパーが、ストランドがスリーブ内でテーパのより幅広い部分の方向へ移動するとき、コレットのくさびが分かれてストランドがコレット内で移動することを可能にするように構成される。

実施形態１３は、実施形態１〜１２のいずれかの装置であって、ストランド分配器がアパーチャを有するプレートを含み、ストランド分配器が、ストランドを分配するように第１のグリッパーと第２のグリッパーとが協働した後、少なくともストランドの所定の長さがアパーチャを通って延在するように構成される。

実施形態１４は、実施形態１３の装置であって、切断機構が所定の長さでストランドを切断する間、第２のグリッパーがストランドを掴むように、ストランド分配器が構成される。

実施形態１５は、実施形態１３又は１４の装置であって、切断機構が、プレートの表面に沿ってかつアパーチャを横切って摺動する刃を含む。

実施形態１６は、実施形態１〜１５のいずれかの装置であって、ストランド分配器が、分配表面を有するプレートと、プレート内のアパーチャと、を含み、切断機構が、プレートの分配表面に近接して配置された、鋭い縁部を含むナイフ刃と、ナイフ刃をアパーチャを通って延在するストランドの方へ動かすように構成されたカム従動子と、を含む。

実施形態１７は、実施形態１６の装置であって、切断機構が、ナイフ刃に連結されかつナイフ刃をアパーチャから離して引き込むように構成されたばねを含む。

実施形態１８は、実施形態１〜１７のいずれかの装置であって、切断工具が、ストランドの断面形状の２５％未満、１０％未満、又は２％未満の歪みでストランドを切断するように構成される。

実施形態１９は、実施形態１〜１８のいずれかの装置であって、切断機構が所定の長さでストランドを切断した後にストランドを加熱するように構成された加熱器を更に備え、加熱は、締結具をストランドの一端で横方向に膨張させかつ長手方向に収縮させるのに十分である。

実施形態２０は、方法であって、作動可能に接続されたストランド分配器と計量機構と切断機構とを備えるストランド分配装置を作動させる工程であって、作動させる工程は、ストランド分配器から、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーを含むストランドを分配することと、分配中にストランドの所定の長さを計量することと、所定の長さの締結具を形成するためにストランドを切断すること、とを含む。

実施形態２１は、実施形態２０の方法であって、締結具を分配することが、締結具の第１の端部を第１のワークピースの開口部に分配することと、分配後、計量及び切断することと、締結具の第２の端部を第２のワークピースの開口部に挿入することと、第１のワークピースと第２のワークピースとを接合するために締結具を加熱すること、を含む。

実施形態２２は、実施形態２１の方法であって、第１のワークピース及び第２のワークピースのうちの少なくとも一方の開口部が、盲空洞へ通じる開口部である。

実施形態２３は、実施形態２１の方法であって、第１のワークピース及び第２のワークピースのうちの少なくとも一方の開口部が、通し孔である。

実施形態２４は、実施形態２０〜２３のいずれかの方法であって、締結具を分配することが、締結具の第１の端部を第１のワークピースの開口部に分配することと、締結具の第１の端部を加熱することと、締結具の第１の端部を加熱した後に、締結具の第２の端部を第２のワークピースに挿入することと、締結具の第２の端部を加熱すること、を含む。

実施形態２５は、実施形態２０〜２４のいずれかの方法であって、分配装置を作動させることが、分配装置を手動で操作することを含む。

実施形態２６は、実施形態２０〜２５のいずれかの方法であって、分配すること、計量すること、及び切断することのうちの少なくとも１つが、自動制御下の分配装置によって行われる。

実施形態２７は、装置であって、ストランドを分配するように構成されたストランド分配器と、ストランドの所定の長さを分配するためにストランド分配器と共に作動可能であるように構成されたストランド計量機構と、所定の長さの締結具を形成するためにストランドを切断するように構成された切断機構と、を含み、ストランドは、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーを含む。

実施形態２８は、実施形態２７の装置であって、ストランド分配器が、ストランドの直径の選択を可能にするように構成される。

実施形態２９は、実施形態２７又は２８の装置であって、切断機構が、ストランドの断面形状の２５％未満、１０％未満、又は２％未満の歪みでストランドを切断するように構成される。

Claims (10)

1. 加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーのストランドを分配するように構成されたストランド分配器であって、前記ストランドを分配するように協働する少なくとも２つのグリッパーを含む、ストランド分配器と、
   前記ストランドの所定の長さを分配するために前記ストランド分配器と共に作動可能であるように構成されたストランド計量機構と、
   前記所定の長さの締結具を形成するために前記ストランドを切断するように構成された切断機構と、を備え、
   前記ストランド分配器が、互いに対して回転するように構成された第１の構造体と第２の構造体とを含み、前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の第１の相対運動が、前記ストランド分配器に前記所定の長さを分配させ、前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の第２の相対運動が、前記切断機構に前記所定の長さで前記ストランドを切断させ、
   前記ストランド分配器が第１のグリッパーと第２のグリッパーとを含み、前記第２の運動中に、前記第２のグリッパーが前記ストランドを掴み、前記第１のグリッパーが前記第１のグリッパー内の前記ストランドの移動を可能にし、前記第１のグリッパーと前記第２のグリッパーとが互いに離れるように動く、装置。
2. 前記ストランド計量機構が、前記第１の相対運動中に前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の運動を、前記所定の長さに関連した相対運動の量に制限するように構成された止め部を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記ストランド分配器が、前記第１の相対運動中に、
   前記第１のグリッパーが前記ストランドを掴み、
   前記第２のグリッパーが前記第２のグリッパー内の前記ストランドの移動を可能にし、
   前記第１のグリッパーと前記第２のグリッパーとが互いに向かって動くように構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記ストランド分配器が第１のグリッパーと第２のグリッパーとを含み、各グリッパーが前記ストランドを掴むように構成され、前記ストランド分配器が、前記ストランドの前記所定の長さを分配するために前記グリッパーを互いに対して動かすように構成される、請求項１に記載の装置。
5. 前記ストランド分配器が、アパーチャを有するプレートを含み、前記ストランド分配器が、前記ストランドを分配するように前記第１のグリッパーと前記第２のグリッパーとが協働した後、少なくとも前記ストランドの前記所定の長さが前記アパーチャを通って延在するように構成される、請求項４に記載の装置。
6. 前記ストランド分配器が、
   分配表面を有するプレートと、
   前記プレート内のアパーチャと、を含み、
   前記切断機構が、
   前記プレートの前記分配表面に近接して配置された、鋭い縁部を含むナイフ刃と、
   前記ナイフ刃を前記アパーチャを通って延在する前記ストランドの方へ動かすように構成されたカム従動子と、を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記切断工具が、前記ストランドの断面形状の２５％未満、１０％未満、又は２％未満の歪みで前記ストランドを切断するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記切断機構が前記所定の長さで前記ストランドを切断した後に前記ストランドを加熱するように構成された加熱器を更に備え、前記加熱は、前記締結具を前記ストランドの一端で横方向に膨張させかつ長手方向に収縮させるのに十分である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 作動可能に接続されたストランド分配器と計量機構と切断機構とを備えるストランド分配装置を作動させる工程であって、前記作動させる工程は、
   前記ストランド分配器から、加熱されると横方向に膨張しかつ長手方向に収縮するように構成された配向形状記憶ポリマーを含むストランドを分配することと、
   前記分配中に前記ストランドの所定の長さを計量することと、
   前記所定の長さの締結具を形成するために前記ストランドを切断することと、を含み、
   前記ストランド分配器が、互いに対して回転するように構成された第１の構造体と第２の構造体とを含み、
   前記ストランドを分配することが、前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の第１の相対運動によって実行され、
   前記ストランドを切断することが、前記第１の構造体に対する前記第２の構造体の第２の相対運動によって実行される、方法。
10. 前記締結具を分配することが、前記締結具の第１の端部を第１のワークピースの開口部に分配することと、
    前記分配後、計量及び切断することと、
    前記締結具の第２の端部を第２のワークピースの開口部に挿入することと、
    前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとを接合するために前記締結具を加熱することと、を含む、請求項９に記載の方法。

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