专利名称：对卷尺带片进行涂布的方法
技术领域：
本发明总体上涉及卷尺，尤其是涉及一种经过涂布的卷尺带片和一种制取这种卷尺带片的方法。
背景技术：
现代的自动回卷式卷尺(或“带尺”)一般包括一根卷绕条带，该卷绕条带被朝向一个缩进位置弹簧偏压。一个壳体总体上环绕保护所述条带和偏压弹簧，并且包括一个开口，所述条带的末端穿过该开口延伸。在使用过程中，背离所述壳体拉动所述条带的末端，并且当松开时，所述弹簧将条带回拉入所述壳体之内，从而使得所述条带返回到缩进位置。
用于这种装置的带片一般由一根金属带状物制成，当位于壳体之外时，所述带片呈现一种凹凸构型，但是在所述壳体内部时它被绕成卷绕的卷且卷的每一层具有扁平的横截面。尽管所述带片的基础材料一般是金属，但是带片材料的表面很少是裸露的金属。相反，带片材料一般经过涂漆、印刷长度标记以及随后涂覆一聚合物涂层来提高耐磨性和/或降低摩擦。这种聚合物涂层一般通过使得所述带状物的材料穿过一个涂布辊进行涂敷，并且随后穿过一个烘箱来固化所述涂层。
显然，增大所述带片涂层的厚度具有提高耐磨性的有益效果；但是，增大涂层厚度也会增大由卷绕带片所占据的空间，由此有害地增大卷尺的总体尺寸。
此外，已经发现利用涂布辊将聚合物涂层涂敷在带片材料上的常规方法存在某些问题，尤其是在形成比较均匀厚度的涂层又没有不希望的空白的过程中更是如此。
由此，希望提供一种对卷尺带片进行涂布的替代性方法。尽管并非必需，但是优选的是这种替代性方法能够解决前述问题中的一个或者多个。
发明概述本发明涉及一种经过涂布的卷尺带片和一种制造这种卷尺带片的新颖方法。在本发明的一个实施例中，一根金属带片基本上由一种粉末布覆起来，并且随后穿过一个感应装置，来对粉末进行加热并且在所述带片上形成一涂层，且当穿过该感应装置时，所述带片具有一种凹凸型横截面。在另外一个实施例中，所述金属带片基本上由一种主要由尼龙构成的粉末布覆起来，其中尼龙的颗粒尺寸为10-20微米或者更小，并且随后穿过一个感应装置，来对所述带片进行加热并且利用其上的粉末形成一个尼龙涂层。在再一个实施例中，向所述金属带片上涂敷一个尼龙涂层，该涂层的厚度每侧面不超过0.001英寸或者更薄，并且根据ASTM D968-81的耐磨性至少为30升砂，更为优选的是至少为40升砂。在又一个实施例中，这些方面中的一个或者多个组合起来成形一种其上具有防护涂层的带片。
附图简述
图1示出了一种自动回卷式卷尺，其可以采用一根按照本发明构造而成的带片。
图2是一根凹凸型带片的透视图。
图3是图2中所示带片的横剖视图。
图4示出了一个用于在图2中所示带片上成形涂层的生产流水线。
图5A示出了一个呈非圆形状的线圈的俯视图，其适用于图4中所示生产流水线上的感应装置。
图5B示出了图5A中所示线圈的侧视图。
优选实施例由于本发明涉及一种经过涂布的卷尺带片，尤其用于所谓的自动回卷式卷尺，对这种装置进行简要讨论将有助于理解本发明。如图1中所示，总体标识为10的自动回卷式卷尺一般包括一根可卷绕的测量条带或者带片12和一个关联壳体20。条带12的末端可以包括一个端钩14，用以防止其回缩入壳体20之内。一个条带偏压装置(未示出)，比如弹簧，被可操作性地连接在条带12上，用以朝向一个回缩方位偏压该条带。设置有一个锁定机构，包括一个触发器16或者类似操作机构，来有助于控制条带12进入和穿出壳体20。根据需要，壳体20的一个或者两个侧面可以包括一个扣钩18。壳体20可以包括一个主壳体或者外壳22和一个安装于该外壳22上的夹持构件24。正如本技术领域中公知的那样，外壳22最好由一种耐用材料制成，比如硬质塑料(如ABS、聚碳酸酯或者类似材料)，并且可以由两个通过合适螺钉26连接在一起的部分构造而成。壳体20最好被加工成适合于掌握在使用者的手中，并且还便于存储在工作皮带上或者存储在工具箱中。由于本发明主要涉及带片12，所以对于本技术领域的普通技术人员来说，为了理解本发明无需了解卷尺10的其它细节。如果希望了解其它细节，请参见美国专利No.4527334、No.4976048、No.6349482以及于2002年6月19日提交的序列号为10/174629的美国专利申请，通过参考将它们结合入本发明。
带片12一般由一根比较薄的金属带状物32制成，该金属带状物32被加工成当从壳体20中延伸出来时形成预期的凹凸型横截面形状(如图2-3中所示)，并且当在壳体20内部卷绕起来时形成预期的平整横截面。底层的金属带状物32一般为金属合金，比如中碳钢至高碳钢(比如1095钢或者1050钢)，厚度的大体范围是0.004至0.0055英寸。尽管并非必需，但是形成带片12中心部分的带状物32最好横跨其宽度和沿着其长度具有均匀的厚度。利用多种公知技术中的任何一种，比如滚轧成形，所述带状物材料本身可以被制成预期形状。金属带状物32一般经过涂漆并且随后利用公知技术印刷合适的长度指示标记36。此后，利用一个合适的防护涂层34将经过印刷的带片12包覆起来。涂层34的用途在于增强耐磨性和/或提供一个有助于卷绕带片12的低摩擦表面。
本发明涉及一种或者多种对带片12进行涂布的方法，并且优选是对经过涂漆和印刷的带片12进行涂布的方法。由此，假设在涂布工艺之前带片12已经涂漆并且印刷有长度指示标记36，但是这些并非所有涂布工艺可以在一条涂布生产流水线50上进行，比如在图4-5中示出的生产流水线。该涂布生产流水线50一般包括一个放出工位52、一个涂布工位60、一个卷绕工位56。放出工位52以一种常规方式进行工作，来将经过涂漆和印刷的带片材料12供送至涂布工位60，并且卷绕工位56以一种常规方式进行工作来从涂布工位60接收经过涂布的带片12。还有，有益的是，在生产流水线50的输入和/或输出部分上设置合适的存储器54、58，从而使得带片12可以被供送至涂布工位60，并且如本技术领域中公知的那样，以串联带片卷(比如多根端对端铆接起来的带片12)的形式从其中输出。
对于本发明的优选实施例来说，与现有涂布生产流水线的主要区别在于在涂布工位60内部使用了一种新颖工艺。如图4中所示，涂布工位60具有两个主要组成部分--粉末装置62和熔合装置66。粉末装置62将一种基于聚合物的粉末64涂敷到带状物32上；接着这种粉末64在熔合装置66中被熔合成一个涂层34。在粉末装置62中，带状物32穿过一个由已经摩擦带电的聚合物颗粒64形成的漩涡。所述颗粒本身最好是尼龙，尤其是颗粒尺寸为10-20微米或者更小的尼龙11，并且优选的是15微米或者更小。这种尼龙将从宾夕法尼亚州的费拉德尔菲亚城的Atofina Chemicals购买。摩擦电荷通过利用一个或者多个鼓风机(未示出)搅动粉末64而产生，比如在美国专利No.5402940中总体描述的那种摩擦起电型喷枪，通过参考将该美国专利结合入本发明。粉末64的混合作用会导致聚集大量的正静电荷(有时称作摩擦电荷)。带片12被接地，比如通过将恰好位于粉末装置62上游的进给辊接地，使得带片12具有相对的负电荷(相对于粉末64)，从而使得粉末颗粒64被吸引在带片12上。粉末64的非常微小颗粒尺寸与摩擦带电的组合作用有助于在带状物32上由粉末64形成一个均匀的层。此外，由于使用了由粉末64形成的漩涡，而不是辊子，所以带状物32可以在穿过粉末装置62的同时任选地具有“正常的”凹凸型横截面形状。
用于与本发明一同使用的粉末装置62可以利用多个位于AmherstOH的Nordson公司提供的成品组件形成。例如，零件号码为631201、631271、630008以及133403的摩擦起电型粉末喷枪可以与型号为163567的料斗结合使用，所述料斗中具有型号为631401/163555的“摩擦泵(tribo pump)”和型号为631152的控制装置。料斗中的粉末64最好呈一种粉末流体化床形式，所述粉末由摩擦泵泵送至摩擦起电型粉末喷枪。摩擦起电型粉末喷枪的输出物沿着一个与总体呈圆柱形状的漩涡塔的外壁相切的方向送入该漩涡塔中。在该漩涡塔中，一半所输入的带电粉末64被沿着外壁的内侧导引，而另外一半在一个内部偏转器的作用下朝向一个大约背离输入位置180度的位置偏转。所述漩涡塔可以由PVC制成，直径接近八英寸，高度接近十八英寸。所述漩涡塔的底部可以朝向一个通往过滤器的排出口发生倾斜，用于将满载粉末的空气抽出该漩涡塔，以便循环入所述料斗。所述料斗还可以经由一根通往所述漩涡塔的软管进行换气，带有一个大约比来自于所述摩擦起电型粉末喷枪的输入物低6英寸并且大约偏离90度的输入口。所述漩涡塔的底部具有一条狭缝，用以容许所处理的带片12穿过其中。所述狭缝可以任选地面对软毛，以有助于防止粉末64不希望地从所述漩涡塔中逃逸。
从粉末装置62开始，带有粉末的带状物32前进，最好是直接地，并且穿过熔合装置66。尽管传统的涂布烤炉要么是电阻加热器或者是非常罕见的燃气烘箱，但是用于本发明的熔合装置66最好以感应原理为基础，其中经由线圈68向带片12施加一个时变电磁场。在优选实施例中，所述电磁场的频率接近450千赫。这种电磁场会导致金属带状物32被非常快速并且基本上均匀地加热。此外，使用感应加热容许带片12在以高的线速度(比如每分钟40至60英尺)穿过熔合装置66的同时具有“正常的”凹凸型横截面形状，而不会在带片12的横向边缘附近产生不良的涂布效果。来自于带片12的热量会促使粉末64发生熔合，在经过涂漆和印刷的带片12上形成最好透明的涂层34。随后，带片12穿出熔合装置66之外进行冷却。需要注意，优选的是带片12并未碰到任何辊子或者其它导引装置，无论是穿过熔合装置66时或者是刚好在此后，直至涂层34已经得以充分冷却；但是，如果需要，位于熔合装置66下游的第一辊子，一般设置在十英尺远或者更下游，可以是所谓的冷却辊来进一步对带片12进行冷却。位于带片12给定侧面上的最终涂布厚度将为0.001英寸数量级或者更薄。
如前所述，优选的熔合装置66利用了感应加热原理。通过使得电流穿过一个线圈68而产生出相关的电磁场，同时带片12穿过线圈68的中心开口。优选的是，线圈68呈非圆形状，比如在图5A-5B中示出的形状。如图5A-5B中所示，线圈68可以包括一个主线圈部分68m，带有由稳定装置68s支撑起来的间隔绕组，和由绝缘体68i相互绝缘并且由系材68t保持在一起的导线。线圈68可以由1/4英寸的铜管制成，包覆有合适的陶瓷涂层。如在图5A和5B中所示，所述线圈可以具有一个大体呈卵形的中心开口，其内径接近31/2英寸×3/4英寸。实际上，如果线圈68具有在图5A至5B中所示的形状，那么两根或者更多带片12可以同时穿过线圈68，而不会对熔合操作产生不利影响。当然，如果利用同一涂布工位60同时对不止一根带片12进行涂布，那么将需要额外的放出装置52和回收装置56。还有，用于感应线圈68的必需功率将基于工艺条件发生改变，但是功率为5千瓦的线圈68大约60％发挥作用就足以对以40-60英尺/分钟的线速度同时穿过感应装置66的两根带片12进行处理。
必须指出的是，利用了感应原理的熔合装置66能够在带片12中产生足够的热量，并且如果带片12停滞在熔合装置66中，甚至会使得带片12整体熔化。因此，有益的是结合入合适的自动系统，以便在线速度下降至低于一个给定值时关闭线圈68，比如本技术领域中公知的线速度监控器、开关等等。此外，还可以采用本技术领域中公知的其它合适安全措施，比如感应装置66的除气排放装置、用于线圈68的火焰探测器以及类似装置。
在带片12上涂敷涂层34的一个用途是延长带片12的使用寿命。正如本技术领域中公知的那样，在评估带片12使用寿命中一个有用的预测因子是当根据ASTM D968-81进行测试时测定出的耐磨性。这种测试的结果通常表示为直至探测到发生故障的落砂量(比如X升砂)。利用这种测试方法，大多数，即使不是全部，市售自动回卷式带片的读数均小于20升砂。相反，根据前述工艺处理后的带片12的测定耐磨性至少为30升砂，一般为40升、50升、75升砂或者更高。实际上，某些测试结果已经超过了100升砂。由此，根据这种工艺对带片12进行处理会使得带片的使用寿命明显延长，即使涂层34比较薄(比如接近0.001英寸厚)。
当然，在不脱离本发明的主要特征的条件下，本发明可以以除前述之外的其它具体方式加以实施。作为非限制性示例，在不偏离本发明的范围的条件下，带片12上的长度指示标记36可以压纹形成，而非印刷形成。因此，前述实施例将被看作在所有方面均为例证目的而非限制目的，并且希望包含所有落入所附权利要求的含义及等效范围之内的变型。
权利要求
1.一种对卷尺带片进行涂布的方法，包括提供一根其上带有长度指示标记的金属带状物；此后，利用一种粉末基本上包覆所述金属带状物的至少一个片段；此后，使得其上带有粉末的所述片段穿过感应装置，来对所述片段进行加热，并且由此利用所述粉末在所述片段上形成一涂层，当穿过所述感应装置时，所述片段具有一种凹凸型横截面。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述粉末是一种聚合物。
3.如权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述粉末包括尼龙。
4.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述粉末主要由颗粒尺寸为20微米或者更小的尼龙构成。
5.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述涂层基本上透明。
6.如权利要求1中所述的方法，还包括使所述粉末摩擦带电，并且利用所述粉末基本上包覆所述片段包括当使所述粉末摩擦带电时使得所述片段暴露于所述粉末。
7.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过所述感应装置来对所述片段进行加热包括使得其上带有所述粉末的所述片段穿过具有非圆形线圈的感应装置。
8.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述涂层根据ASTMD968-81的耐磨性至少为30升砂。
9.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述粉末主要由颗粒尺寸为25微米或者更小的尼龙构成；使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置包括使得其上带有所述粉末的所述片段穿过具有非圆形线圈的感应装置；以及所述涂层基本上透明。
10.如权利要求9中所述的方法，还包括使所述粉末摩擦带电，并且利用所述粉末基本上包覆所述片段包括当使所述粉末摩擦带电时使得所述片段暴露于所述粉末。
11.一种对卷尺带片进行涂布的方法，包括提供一根其上带有长度指示标记的金属带状物；此后，利用一种粉末基本上包覆所述金属带状物的至少一个片段，所述粉末主要由颗粒尺寸为20微米或者更小的尼龙构成；此后，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置，来对所述片段进行加热，以便利用其上的所述粉末形成一尼龙涂层。
12.如权利要求11中所述的方法，其特征在于，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置包括使得其上带有所述粉末的所述片段穿过具有非圆形线圈的感应装置。
13.如权利要求11中所述的方法，其特征在于，所述涂层基本上透明。
14.如权利要求11中所述的方法，还包括使所述粉末摩擦带电，并且利用所述粉末基本上包覆所述片段包括当使所述粉末摩擦带电时使得所述片段暴露于所述粉末。
15.如权利要求11中所述的方法，其特征在于，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置包括，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置，并且当穿过所述感应装置时，所述片段具有一种凹凸型横截面。
16.如权利要求11中所述的方法，其特征在于，所述涂层根据ASTMD968-81的耐磨性至少为30升砂。
17.如权利要求16中所述的方法，其特征在于，所述涂层根据ASTMD968-81的耐磨性至少为40升砂。
18.如权利要求11中所述的方法，其特征在于，当穿过所述感应装置时所述片段具有一种凹凸型横截面；使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置包括，使得其上带有粉末的所述片段穿过具有非圆形线圈的感应装置；以及所述涂层基本上透明。
19.如权利要求18中所述的方法，还包括使所述粉末摩擦带电，并且利用所述粉末基本上包覆所述片段包括当使所述粉末摩擦带电时使得所述片段暴露于所述粉末。
20.如权利要求11中所述的方法，其特征在于，所述粉末主要由颗粒尺寸为15微米或者更小的尼龙构成。
21.一种对卷尺带片进行涂布的方法，包括提供一根其上带有长度指示标记的金属带状物；向所述金属带状物的至少一个片段上施加尼龙涂层，所述涂层的厚度不超过0.0015英寸，并且根据ASTM D968-81的耐磨性至少为30升砂。
22.如权利要求21中所述的方法，其特征在于，所述耐磨性至少为40升砂。
23.如权利要求22中所述的方法，其特征在于，所述耐磨性至少为50升砂。
24.如权利要求23中所述的方法，其特征在于，所述耐磨性至少为75升砂。
25.如权利要求21中所述的方法，其特征在于，所述厚度接近0.001英寸或者更薄，而所述耐磨性至少为40升砂。
26.如权利要求21中所述的方法，其特征在于，所述涂层基本上透明。
27.如权利要求21中所述的方法，其特征在于，施加所述涂层包括利用一种尼龙粉末基本上包覆所述片段；此后，使得其上带有粉末的所述片段穿过感应装置。
28.如权利要求27中所述的方法，其特征在于，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过感应装置包括使得其上带有所述粉末的所述片段在具有一种凹凸型横截面的条件下穿过感应装置。
29.如权利要求27中所述的方法，还包括使所述粉末摩擦带电，并且利用所述粉末基本上包覆所述片段包括当使所述粉末摩擦带电时使得所述片段暴露于所述粉末。
30.如权利要求21中所述的方法，其特征在于，当穿过所述感应装置时所述片段具有一种凹凸型横截面；施加所述涂层包括利用一种尼龙粉末基本上包覆所述片段，并且此后，使得其上带有所述粉末的所述片段穿过具有非圆形线圈的感应装置；所述涂层基本上透明；以及所述耐磨性至少为50升砂。
31.如权利要求29中所述的方法，其特征在于，所述粉末主要由颗粒尺寸为20微米或者更小的尼龙构成。
全文摘要
一种金属带片可以基本上由一种粉末包覆起来，并且随后穿过一个感应装置，来对所述粉末进行加热并且在所述带片上形成一个涂层，当穿过该感应装置时，所述带片具有一种凹凸型横截面。可选地，所述金属带片基本上由一种主要由尼龙构成的粉末包覆起来，其中尼龙的颗粒尺寸为20微米或者更小，并且随后穿过一个感应装置，来对所述带片进行加热并且利用其上的粉末形成一个尼龙涂层。可选地，向所述金属带片上涂敷一个尼龙涂层，该涂层的厚度不超过0.0038厘米，并且根据ASTM D968－81的耐磨性至少为30升砂。这些方面中的一个或者多个可以组合起来形成一种其上具有防护涂层的带片。
文档编号C23C24/10GK1714172SQ03825600
公开日2005年12月28日 申请日期2003年9月8日 优先权日2002年10月10日
发明者詹姆斯·克里泰利, E·吉尔利亚姆 申请人:库珀品牌公司