专利名称：在拉伸毛坯上模制的设备和方法
相关申请本申请要求2003年11月4日申请的第60/517,274号美国临时申请的优先权。
背景技术：
本发明涉及一种模制设备和方法，更具体来说，涉及一种在加载的弹性毛坯上模制的设备和方法。
高技术织物的发展已使织物具有更多的用途，而不仅是已知适于织物的用途。例如，已研制了包括复丝和弹性单丝编织的某高技术织物。这些织物具有显著的负载性能，同时，当加载织物作为座使用时，可提供舒适的适当弹性。更具体来说，如今，这些织物广泛地用来形成办公室椅子和其他座位结构的座和靠背。为了能使织物附于椅子座或其他座结构上，已知直接将安装部件模制于织物上。安装部件通常沿织物的周边模制，以提供能安装于支架或其他支撑装置上的构件。在许多应用中，需要在拉伸(或加载)状态下将织物安装于椅子上，主要是因为拉伸的织物能够提供更适宜的舒适性能。需要加载织物使制造工艺变的复杂——至少比将安装部件模制于织物上的工艺复杂。
用加载织物制造椅子构件的一现行工艺是将织物放置于模具中在形成安装部件前拉伸织物。在该工艺的一已知具体应用中，在模制前，用远离模具的拉伸机拉伸织物。操作员将部分织物置入拉伸机。拉伸机沿织物周边夹持织物并将织物拉伸至所需的张紧状态。一旦拉伸，将织物移至织机位置。在该位置，织机闭合于织物上，使其保持在拉伸的状态。然后，将织机移动至模具处并定位，从而，织物能相对于模具表面正确定位。模具将织物闭合，同时，织物被织机继续保持于拉伸状态。一旦模制工艺结束，携带织物和所附安装部件的织机离开模具并回到织机位置。将织机移离织机位置，织物和所附安装部件回到操作员处。例如，从部件上剪下多余的织物，完成部件。尽管可行，但是，该工艺和相关设备具有多种缺点。例如，设备相对较贵，因为，需要特别设置拉伸机、织机和模具，使其相互配合。同时，该工艺产生了相对较多的废织物，因为高技术织物的高成本，因此，这是严重的问题。使用该工艺时，在拉伸、编织和模制过程中，织物必须包括重要的周边空白部分。该空白部分必须足够大，不仅能够伸出模具外，一直到织机，而且，也能伸出织机外，一直到拉伸机。模制后，该周边空白部分失去作用，被剪去并被作为废料丢弃。另外，一旦拉伸织物，在织物与拉伸机或织机连接的地方，由于应力集中，织物开始损坏。损坏将持续至形成安装部件来分散大部分织物上的拉伸力。这种设备还需要相对较大的占地面积，来容纳分离的拉伸机、织机和模具。另外，设备涉及质量控制问题。设备利用拉伸机中的应变仪，向织物施加所需的拉伸。操作时，拉伸机控制拉伸织物产生的抵抗力。一旦达到预设抵抗力，拉伸机停止拉伸织物，织机闭合于织物上。一旦织机在织物上闭合，系统不再识别织物的任何状态或状况。这可能有问题，因为，织物是在重要的载荷作用下并且可能在一个地方或其他地方从织机上部分脱离。织机置入后引起的任何分离或其他缺陷都将被系统忽视。这可能造成次品。
已研发了许多克服该设备多种缺点的方法。在一可选方法中，织物由模具的闭合动作拉伸。在该可选方法中，织物的边缘被保持并且模具部分特殊成形，因此，模具部分一起运动使织物拉伸。该工艺需要在模具中预设具体的拉伸量，并且不具有调整拉伸的能力。在另一可选方法中，模具中包括液压部件。织物闭合于模具中后，移动液压部件，产生所需的拉伸量。尽管具有许多优点，但是，这些可选方法仍具有从高成本到产品质量问题等诸多问题。
发明内容
本发明解决了上述问题，其中，在拉伸毛坯上模制部件的模制设备具有一体化的拉伸装置。在一实施方案中，拉伸装置沿模具设置，并包括多个夹持毛坯周边的夹持装置。夹持装置可选择相互移开来拉伸毛坯。
在一实施方案中，夹持装置设于可沿毛坯平面向内和向外移动的滑动装置上。操作时，毛坯被夹紧后，滑动装置向外移动。选择移动量以提供所需的拉伸。设备可包括设于模具外、成四边形排列的四个夹持装置和四个滑动装置。例如，拉伸装置可包括上部、下部、左和右夹持装置和滑动装置。但是，设备实际上可包括任意所需数量的夹持装置和滑动装置。例如，可增加别的夹持装置和滑动装置，以在毛坯的不同区域产生不同的拉伸量。
在一实施方案中，拉伸装置包括可相对模具移动的浮板，因此，模具并不干涉拉伸过程。浮板支撑滑动装置并在拉伸位置和模具位置之间移动。在拉伸位置，浮板远离模具，因此，在拉伸过程中，织物不与模具的任何部分接触。在模具位置，浮板位于模具上，而织物被封闭在两模具部分之间。在一实施方案中，通过动模部分的闭合动作将浮板移入模制位置。浮板并不是必须的并可在一些应用中去除。
在一实施方案中，设备包括将毛坯放置于模具中的自动机械臂。自动机械臂可包括具有多个推销的放置工具，推销支撑织物并将织物传送至拉伸装置的相应织销上。各推销可包括接收织物的传送销和可选择地将织物推离传送销的套。套可伸出，以使织物滑下传送销而滑上织销，或者传送销可缩回，从而，套使织物滑下传送销而滑上织销。在一实施方案中，喷气刮刀装置可安装于自动机械臂上，以在夹紧过程中将毛坯大致弄平。
在另一实施方案中，模制设备包括多个安装于滑板的线性传感器，来测量滑板的移动。线性传感器提供了控制织物拉伸量的机构。模制设备可附加或可选地包括应变仪，来监控基于拉伸织物阻力的拉伸。控制系统可使用线性传感器和应变仪提供的信息，来控制拉伸过程并监控产品质量。
在另一实施方案中，模制设备可包括拉伸测量工具，来测量施加于织物的拉伸量。工具可与自动机械臂末端工具一体，在此，可用它来测量拉伸装置内的拉伸。测量工具通常包括多个可动安装于支架上的滑块和多个线性传感器，线性传感器测量滑块的移动。各滑块包括一个或多个可插入织物的织针。操作时，拉伸测量工具移向织物，以使织针刺穿拉伸织物。然后，从织物上除去拉伸。当织物缩回时，引起滑块移动。该移动可被线性传感器测量并提供给控制系统。控制系统可使用来自线性传感器的信号，来收集数据并确保质量控制。
本发明还提供了一种模制方法，通常包括步骤将毛坯放置于拉伸系统内，操作拉伸系统来保持毛坯的周边空白部分，操作拉伸系统拉伸毛坯，当毛坯被拉伸系统保持于拉伸状态时将模具闭合于拉伸毛坯上，在拉伸毛坯上模制部件，及从模具中去除一体化的毛坯/部件。在一实施方案中，拉伸系统包括多个夹持器，并且，操作拉伸系统来保持毛坯的步骤包括沿毛坯周边闭合夹持器的步骤。在一实施方案中，夹持器安装于可动滑板上，并且，操作拉伸系统来拉伸毛坯的步骤包括移动滑板，并因此将夹持器移离模具以对毛坯施加所需拉伸的步骤。
本发明提供了相对简单和有效的将部件模制于加载(或拉伸)弹性毛坯上的设备及方法。因为拉伸系统与模具一体，因此，可去除已有系统的织机以节省费用、减小复杂性和节约厂房空间。拉伸系统和模具的一体化还减少了拉伸毛坯和模制部件之间的时间。这减小并可能消除毛坯的损坏。另外，本发明的设备使材料浪费较少，因为，在加工过程中，需要的材料周边量减小。放置工具的推销提供了相对简单和有效的机构，来将毛坯移入拉伸装置。喷气刮刀装置通过平整织物的任何卷曲以便于正确地夹紧毛坯。拉伸测量装置提供了可用来周期检测织物正确拉伸的简单和有效的机构。拉伸测量工具与臂端工具为一体，以在需要测试测量时，方便被启动。
通过参照优选实施方案和附图的详细说明，很容易理解和体会本发明的这些及其他目的、优点和特点。
附图简要说明
图1是本发明实施方案模制设备的透视图；图2是定模部分的前面正视图；图3是定模部分的侧面正视图；图4是浮板的正视图；图5A是部分拉伸装置的剖视图，示出了上部两个位置的滑动装置；图5B是部分拉伸装置的剖视图，示出了两个位置的上部夹持装置；图6是自动机械臂末端工具的透视图；图7是自动机械臂和邻近于定模部分装置工具的侧面正视图；图8是部分装置工具的放大侧面正视图，示出了传送销上的织物；图9是部分模制设备的侧面正视图，示出了缩回的推销和移到相应织销上的织物；图10是部分模制设备上部俯视图，示出了在实线处卷曲的织物边和在虚线处用喷气刮刀装置弄直的织物边；图11是剖视图，示出了模具中的拉伸织物；图12是模制设备的侧面正视图，示出了闭合向定模上的动模本体；图13是模制设备的侧面正视图，示出了闭合于定模上的动模本体；图14是部分模制设备的放大剖视图，示出了处于拉伸位置的浮板；图15是部分模制设备的放大剖视图，示出了处于模制位置的浮板；图16是开式模具侧面正视图，开式模具具有保持成品的放置工具；图17A是处于拉伸位置的拉伸测量工具透视图；图17B是臂末端工具的侧面正视图，示出了处于缩回位置的拉伸测量工具；图17C是部分模制设备的侧面正视图，示出了处于伸出位置并与织物接合的拉伸测量工具；图18A是部分拉伸测量工具的放大侧面正视图，示出了处于闭合位置的护针器；图18B是部分拉伸测量工具的放大侧面正视图，示出了处于开启位置的护针器；图19是具有可选拉伸装置的模制设备前面正视图。
在详细说明本发明实施方案前，应当理解，本发明不限于应用在下面描述或图示的构造细节和部件配置中。本发明可以具有其他实施方案，并能以多种方式实施或执行。还应当理解，在此使用的措词和术语用于说明而不应当认为是限制。“包括”、“包含”及其变型的使用意味着包括此后所列对象及其等同物，以及另外的对象及其等同物。
优选实施方案的详细说明本发明实施方案的模制设备在图1中示出并通常表示为10。模制设备10通常包括将安装部件20(参照图16)模制于承载织物16上的模具12和邻近安装于模具12上以在模制时拉伸承载织物16并将其保持于拉伸位置的拉伸装置14。实施方案示出的拉伸装置14通常包括多个可操作地夹紧织物16周边边缘的夹持装置18(例如，18a-18d)。夹紧后，移动夹持装置18，将所需角度的拉伸施加于织物16上。模具12适于在拉伸织物16上闭合，因此，当织物被拉伸装置14保持在拉伸状态时，安装部件20能模制于织物16上。在该实施方案中，模制设备10还包括将织物16加载于模具12里的自动机械(未示出)。自动机械(未示出)包括自动机械臂200末端的、用来保持并传送织物16的放置工具202(参照图6和7)。操作时，将织物16手工置于放置工具202上。自动机械臂200将放置工具202移入与拉伸装置14邻近的位置，然后，操作放置工具202将织物16移到拉伸装置14上的织销86上。织销86将织物16保持于适当位置，直至夹持装置18闭合。本发明描述了主要是用来将部件模制于承载织物上的模制设备。但是，本发明并不仅限于使用承载织物，而是适于将部件模制于几乎所有拉伸材料上。另外，本发明还描述了将安装部件或附属部件模制于拉伸毛坯上的模制。例如，本发明可适于在毛坯上模制支撑架，该支撑架具有足够的结构性能以在拉伸状态下保持毛坯并承受载荷。
如上所述，模制设备10包括将部件20形成于织物毛坯16上的模具12。模具12通常是传统的，包括定模部分30和动模部分32。模具部分30和32以所需部件20的形状共同形成模腔(未示出)。定模部分30刚性安装于支撑机构26上，并包括多个保护浮板42和动模部分32运动的调整杆102，如下所述。动模部分32可安装于任何的多种传统移动设备上，例如，可通过动模部分32的往返水平运动开启和闭合模具12的传统水平压力机34(在图中仅部分示出)。动模部分32包括在模具12闭合时用来移动拉伸装置14浮板42的多个推杆33(例如，参见图12)，如下面更详细地描述。
拉伸装置14安装于定模部分30的四周，但能可选地安装于动模部件32的四周或其他位置。如图1和2最佳示出的，拉伸装置14通常包括绕定模部分30可动设置的浮板42，可动安装于浮板42上的多个滑动装置40a-d(本示例为4个)和可安装于滑动装置40a-d上的多个夹持机构18a-d。浮板42可相对于定模部分30在与定模部分30相分离的拉伸位置(参照图3)与模具位置(参照图15)之间移动，在拉伸位置，可加载并拉伸织物16，而不与定模部分30相干涉，在模具位置，浮板42设于定模部分30上并且织物16被封入模具12中。现参照图4，浮板42稍微“+”型并设有中心孔41，当浮板42在模具位置时，该中心孔适于套于定模部分30(或可选地套于动模部分32)上。浮板42还包括多个滑槽48(或支撑路径)，以滑接滑动装置40a-d(参照图2)。槽48可单独制造并与浮板42连接，或者它们可与浮板42一体成形，例如，通过机加工。所述实施方案包括设置为接收四个滑动装置40a-d的四对滑槽48。浮板42还包括四个气缸托架50a-d，以将拉伸气缸46a-d(参照图2)的活塞52a-d安装于浮板42上，如下列更详细的描述。在示例性实施方案中，气缸托架50a-d被机加工或以其他方式形成于浮板42上。气缸托架50a-d可选地单独制造并连接于浮板42上。浮板42设有导向孔100，可套于定模部分30(参见图1)的调整杆102上。调整杆102将浮板42支撑于大致垂直的位置，同时，允许浮板42在拉伸位置和模具位置之间水平移动。多个弹簧104(例如，参照图3)设于定模部分30和浮板42之间，以在拉伸位置时使浮板42偏离定模部分30。操作时，动模部分32的闭合将浮板42从拉伸位置推至模具位置。另外，动模部分32的开启允许弹簧104使浮板42返回到拉伸位置。在可选实施方案(未示出)中，浮板可保持静止(而不是定模部分30)，并且两模具部分可移动以在织物的相对侧闭合。在另一可选实施方案中，可完全省去浮板，并且，拉伸装置14可安装于模具部分上。
滑动装置40a-b安装于浮板42上，在大致平行于定模部分30表面的方向上，对着和背离模具12往返运动(参照图5A的实线和虚线)。在图1示出的示例性实施方案中，拉伸装置14用来在垂直方向上将织物16拉伸一定量，而在水平方向上拉伸不同的量。因此，拉伸装置14包括共同提供垂直拉伸的上部滑动装置40a与下部滑动装置40b，和共同提供水平拉伸的左滑动装置40c与右滑动装置40d。但是，滑动装置40的数量和位置可随使用的不同而不同，主要取决于毛坯的形状和所需拉伸的外形。参照图5A和5B，对滑动装置40a-d和夹持装置18a-d有更详细的描述，图5A和5B示出了上部滑动装置40a和上部夹持装置18a的剖视图。下部、左和右滑动装置40b-d和夹持装置18b-d在结构上通常与上部滑动装置40a和上部夹持装置18a相同。不同滑动和夹持装置中的类似部件具有大致相同的附图标记，不同之处仅在于字母的后缀。更具体来说，上部滑动装置和夹持装置的部件用后缀“a”表示，下部滑动和夹持装置的部件用后缀“b”表示，左滑动装置和夹持装置的部件用后缀“c”表示，及右滑动装置和夹持装置的部件用后缀“d”表示。滑动装置40a通常包括可动安装于浮板相应槽48中的充分平的滑板44a，和与浮板42和滑板44a互相连接的气动拉伸气缸46a。操作拉伸气缸46a使滑板44a相对于浮板42运动。拉伸气缸46a通常是传统的制动气动汽缸，具有能在指定位置制动的活塞杆。虽然该实施方案包括气动气缸，但是，该发明可选地包括液压缸和其他传统机构。如果需要，线形传感器(未示出)可连接在滑板44a和浮板42之间，以使控制系统(未示出)控制滑板44a的位置。线形传感器(未示出)可与拉伸气缸一体化，或为单独的部件。应变仪47a可插于拉伸气缸46a的活塞杆52a和浮板42之间，因此，应变仪47a能控制织物16对拉伸行为的抗力。滑板44a通常包括将拉伸气缸46a安装于滑板44a上的拉伸气缸托架72a，将夹持头68a枢置于滑板44a上的多个头部托架66，和将夹持气缸74a枢装于滑板44a上的夹持气缸托架70a。滑板44a还可包括聚亚安脂夹持器84a，用于与夹持头68a相互作用来夹紧织物16。上部40a和下部40b滑动装置还包括适于接收织物16的多个织销86，如下列更详细的描述。
一个和多个夹持装置18a-d可安装于各滑板44a-d上。在示例性实施方案中，拉伸装置14包括上部夹持装置18a、下部夹持装置18b、左夹持装置18c和右夹持装置18d。但是，夹持装置的数量和位置可随使用的不同而不同，主要取决于织物的形状和所需拉伸外形。如图5B所示，各夹持装置18a-d通常包括枢装于滑板44a上的夹持头68a和在夹持头68a与滑板44a之间互相连接的夹持头气缸74a。夹持头68a通常是平面的且通过杆78沿一纵向边缘与头部托架66枢连接。闭合时，夹持头68a设置为闭向聚亚安脂夹持器84a，并可包括设置为与夹持器84a接合的压花钢插入物87a。上部和下部夹持装置18a和18b的夹持头68a和68b各设有多个适于当夹持头68a和68b闭合时套于相应织销86上的孔88。夹持头68a还包括在大体垂直的方向上从头68a剩余部分突出的驱动滑块80a。驱动滑块80a设置为具有挂钩的作用，来接收夹持气缸74a的活塞杆73a自由端。夹持气缸74a枢装于夹持气缸托架70a上，因此，在操作夹持头68a时，可自由绕枢轴转动。如果需要，线形传感器(未示出)或其他位置的传感器可安装于夹持气缸74a上，使控制系统(未示出)控制夹持头68a的位置。例如，线性传感器本体(未示出)可用伸出相应传感器环的轴安装于夹持气缸74a上，该传感器环安装于活塞杆73a的末端。这样，夹持气缸74本体和活塞杆73a末端之间的相对运动可通过线形传感器测量。控制系统(未示出)可用该信息控制夹持装置40的位置，主要如故障保护。
模制设备10还可包括具有自动机械臂200的自动机械(未示出)，自动机械臂可将织物16移入和移出模具12。自动机械和自动机械臂200通常是传统的，在此不再详细描述。在该实施方案中，模制设备10包括位于自动机械臂200末端的放置工具202。臂末端放置工具202适于接收织物16，当自动机械臂200将工具202从织物装填位置移动至拉伸装置14时，传送织物16，并将织物16传送至拉伸装置14的织销86上。在示例性实施方案中，放置工具202包括支架204，以支撑共同将织物16传送至拉伸装置14、然后将织物16移动于织销86上的四个上部推销206和四个下部推销206。当自动机械臂200位于将织物16从拉伸装置14上卸下的位置时(参照图7、9和10)，多个推销206设置为与织销86对齐。各推销206包括伸缩移动销210和外套212。伸缩销210可在接收织物16的伸出位置(参照图8)与将织物16移上织销86的缩回位置(参照图9)之间可动操作(例如，气动操作)。在该实施方案中，当自动机械臂200移入织销86时，移动销210机械缩回。移动销210可通过其他机构可选地缩回。当自动机械臂200对着织销86移动放置工具202时，由于与织销86接合，移动销210缩回，因此，移动销210和织销86保持顶对顶接触。在移动销210主动缩回的其他应用中，移动销210缩回和自动机械臂200前进的时间选择以传统方式由控制系统(未示出)控制。由于该动作，织物16被推离移动销210并被外套筒212推上相应的织销86。为了便于对齐，各移动销210的末端可是凹的，各织销就6的末端可是球形，或反之亦然，以使顶端可在某种程度上相互适配。可选地，移动销210可包括套于部分织销86上以便于传送织物的空心端部。如该可选结构的例子，各移动销210的直径可比相应织销86的稍大，并且各移动销可设有定尺寸的末端孔，以套于相应的织销86上。尽管深度可变，但是，末端孔(未示出)的深度大约为四分之一英寸，因此，在织销86和移动销210之间大体伸缩一致。自动机械臂200还可包括为了夹持而弄直织物16的喷气刮刀装置220(图10)。喷气刮刀装置220包括安装于支架204上的左喷嘴阵列222和右喷嘴阵列224。各喷嘴阵列222和224包括在左、右方向上共同引导压缩气体的多个喷嘴226。喷气刮刀装置220与压缩气体源(未示出)连接，并包括允许控制系统(未示出)可选地操作喷气刮刀装置220的传统阀(未示出)。使用时，左、右气墙将织物16推向左、右夹持装置的滑板44(参照图10)。气体消除了织物16的任何有害的卷曲，否则，其可损害夹持装置在织物16上的闭合能力。
虽然未详细示出，但是，自动机械臂200还能可动拾取工具230，以在模制工艺后从动模部分32上移去织物16和模制部件20。拾取工具230通常是传统的，在此不再详细描述。只要拾取工具230可在放置工具202对侧安装于自动机械臂200末端并可设置为夹紧一个或多个浇口、流道或成品的其他部分(参照图16)即可。一旦被拾取工具230夹紧，则自动机械臂200将成品移回到操作员可将其移去的织物加载位置。
操作时，将部分织物16加载于放置工具204的推销206上时，工艺开始。参照图6，织物16预剪为所需形状，并设置多个适于套于伸缩销210上的安装孔17。图6仅提供了织物16的模型，并不意味着准确示出了织物的编织方式。在许多应用中，织物线的编织比图中所示的更紧密，并且包括水平延伸线和垂直延伸线的编织。本发明并不仅限于使用织物，也可很好地适合用于其他拉伸的毛坯。例如，本发明可用于弹性膜。在示例性实施方案中，织物16通过预剪孔套于相应的移动销210上而手工加载。虽然示例性实施方案包括仅沿织物16上部和下部的推销206，但是，其他推销206可添加于其他位置，例如，沿左、右边缘。然后，自动机械臂200将织物16移动到拉伸装置14上(参照图7)。然后，自动机械臂200定位，使伸缩销210与织销86顶对顶对齐。在伸缩销210被设置为套于织销86之上的其他实施方案中，可将自动臂200定位，使伸缩销210可伸缩地套于织销86上。然后，自动机械臂200向内移向织销86。同时，当自动机械臂向内移动时，伸缩销210的气压释放，使伸缩销210以同样速率被推回套212中。该动作持续至织销86移入套212内并且套212有效地将织物16推离伸缩销210并推到织销86上(参照图9)。然后，操作喷气刮刀装置220，使织物16低于左、右夹持装置18c和18d上夹头84的表面(参照图10)。当操作喷气刮刀装置220时，左、右夹持装置18c-d约百分之九十闭合。因此，一旦喷气刮刀装置220脱离，左、右夹持装置18c-d防止织物16重新卷曲，但不压紧织物，压紧织物将干涉垂直拉伸。然后，自动机械臂200移离模具12充分的距离，从而，上部和下部夹持装置18a-b可闭合于织物16上。在该实施方案中，垂直和水平拉伸分开实施。首先，用上部和下部夹持装置18a-b将垂直拉伸施加于织物16上。虽然在所述实施方案中首先实施垂直拉伸，但是，可首先实施水平拉伸或同时实施水平和垂直拉伸。上部和下部夹持装置18a-b合拢在织物的上部和下部边缘上。更具体来说，上部和下部夹持装置18a-b的夹持气缸74a-b伸出，使相应的夹持头68a-b在织物16的上部和下部边缘上绕枢轴转动。将织物16夹紧于滑板44a-b上的聚亚安脂夹持装置84a-b和夹持头68a-b上的压花钢插入物86a-b之间。当夹持头68a-b闭合时，织销86套于夹持头68a-b的孔88中，从而，它们不干涉夹持头68a-b的闭合。然后，上部和下部滑动装置40a-b相互移离，向织物16施加所需的拉伸。部分模制设备10在图11中示出，示出了闭合的上部夹持装置18a和被拉开以向织物16施加拉伸的上部滑动装置40a。滑动装置40a-b的移动量可基于预定距离(例如，使用线性传感器的反馈)或基于织物的张力(例如，使用设于滑板46a-b和浮板42之间的应变仪47a-b)或基于时间(例如，在伸出气缸的具体时间)。下一步，施加水平拉伸。如上所述，左、右夹持装置18c和18d已经闭合大约百分之九十。在部分闭合的应用中，当织物16保持垂直拉伸时，左、右夹持装置18c和18d充分闭合于织物16的左、右边缘上。如果需要，在垂直拉伸施加后，左、右夹持装置18c和18d不需闭合。而是，例如，在上部和下部夹持装置18a和18b闭合时，左、右夹持装置18c和18d预先闭合。但是，应该对闭合的左、右夹紧装置18c和18d可能对垂直拉伸产生的影响进行补偿。左、右夹持装置18c和18d以与上述的上部和下部夹紧装置18a和18b大致相同的方式闭合。一旦闭合，操作左、右滑动装置40c和40d，使所需拉伸施加于织物16上。与垂直拉伸一样，水平拉伸量可基于滑板44c-d移动的距离，织物张力或滑板44c-d移动时间的多少。在该实施方案中，喷气刮刀装置220用于引导织物16左右两侧上的卷曲，并且在左右夹紧装置18c和18d部分闭合时脱离。喷气刮刀装置220用于在织物位置引导卷曲，或在其他应用中去除喷气刮刀装置220。图12示出了模制设备，其具有被拉伸并保持于拉伸装置14中的织物16。如所示，示例性实施方案包括在相反方向上拉伸织物16的一对相对滑动装置40a-b和40c-d。在许多应用中，可去除一个或多个滑动装置40a-d。例如，在一可选应用中，去除了上部滑动装置40a，上部夹持装置18a直接安装于浮板42上。在该实施方案中，下部滑动装置40d移动来向织物16施加垂直拉伸。类似地，可去除左或右滑动装置40c-d，同时，左或右夹持装置18c-d直接安装于浮板42上。
一旦拉伸织物16，动模部分32闭合于定模部分30上。在示例性实施方案中，动模32使用传统水平压力机34在水平方向上移动。如上所述，动模部分32的闭合动作使浮板42移入模具位置(参照图15)。更具体来说，动模部分32包括与浮板42接合(参照图13)的并能使其对着弹簧104施加的偏置移动的多个推杆33(参照图14和15)。浮板42在定模部分30上的该运动使两模具部分30和32闭合于织物16上。如上所述，两模具部分30和32共同形成所需部件形状的模腔(未示出)。熔化材料以传统方式注入模腔。在该实施方案中，熔化材料通过动模部分32的浇口/浇道注入模腔。熔化材料流过并充满模腔，来封装织物16。一旦熔化材料充分冷却，开启模具部分30和32。更具体来说，夹持装置18a-d开启，动模部分32通过水平压力机34水平移离定模部分30。当动模部分32移离定模部分30时，弹簧104将浮板42移离定模部分30。动模部分32的浇口/浇道(未示出)被设置为形成传统的“吸嘴”销(未示出)，“吸嘴”销机械地内固定于模制部件和动模部分32。因为吸嘴销(未示出)产生的内连接，在该部分模具开启的过程中，织物16和一体化的模制部件保持于动模部分32上。结果，模制部件保持在动模部分32中，动模部件32继续水平移动将模制部件移离浮板42。动模部件32移离定模部分30充足距离，使部件通过自动机械臂200去除。自动机械臂200移入与动模部分32邻近的位置，部件20被拾取工具230夹紧(参照图16)。一旦织物16和附加的模制部件20位于拾取工具203上，自动机械臂200将装置移回操作员可将其移除的加载位置。
在一实施方案中，模制设备10还包括拉伸测量工具300(参照图6和17A)，来估计织物16的拉伸精度。在该实施方案中，拉伸测量工具300安装于放置工具202的支架204内、自动机械臂200末端。拉伸测量工具300可安装于气动缸或液压缸上，例如气缸320，或安装于线性传动装置或其他能使拉伸测量工具300相对支架204对着和背着织物16移动的设备(参照图17B和17C)。气缸320可直接或间接安装于自动机械臂200上。拉伸测量工具300通常包括基体340、可动安装于基体340上的支架302、多个可动安装于支架302上的滑块304及多个控制滑块304相对支架302移动的线性传感器310(参照图17A)。在该实施方案中，基体340固定于气缸320的不动部分，因此，在操作拉伸测量工具300时，其保持不动，并且，支架302固定于活塞杆321上，因此，当气缸320伸出和缩回时，支架302相对于基体340运动。基体340通常是具有四个臂342a-d的“+”形。基体340可是其他所需的形状。基体340设置有气缸320的活塞杆321穿过的中心孔354。中心孔354有足够的尺寸，当操作气缸时，允许活塞杆321自由移动。基体340包括安装于各臂342a-d末端的一般“U”形护针器344a-d。护针器344a-d枢装于基体340上，并且，每个都包括在开启位置时适于使护针器344a-d偏置的弹簧356a-d。护针器344a-d功能上与支架302相互作用，以可选地保护织针312，如下列更详细地描述。四臂342a-d各个都设置有导向孔346a-d，来滑动接收伸出支架302的相应调整杆348a-d，如下列详细描述。支架302也是一般的“+”形，具有为滑块304提供支撑机构的四个臂360a-d。支架302可是其他所需形状。调整杆348a-d刚性安装于支架302的各臂360a-d。调整杆348a-d滑动伸出导向孔346a-d，来引导支架302相对于基体340的移动。滑块304可动安装于支架302各臂的末端。更具体来说，各滑块304滑动设置，以在沿臂方向伸出的一对支撑杆380上往返移动。各支撑杆380的自由端可扩大或包括螺帽或其他停止机构以保持滑块304。多个弹簧308可安装于滑块304和支架302之间的支撑杆380上，使滑块304偏置于最外的位置。分离的线性传感器310安装于支架302和各滑块304之间，从而，各传感器310产生支撑杆380上相应滑块304的位置指示信号。线性传感器310可选地有其他感应设备替代。各滑块304都包括一对用来刺穿线之间织物16的的织针312。织针312可有其他可连接于织物16上的部件代替。操作时，在织物16被拉伸后，拉伸测量工具300可用来检测织物16的拉伸，优选地，在第一时间消除织物的任何松弛等，及，优选地，在安装部件或其他部件被模制到织物上或沿织物模制前。在优选方案中，随后的一般步骤如下通过操作气缸320，将拉伸测量工具300移向织物16，从而，织针312刺穿织物16；将滑动装置40a-d移至其不拉伸位置，从而，从织物16上去除所有拉伸；及，织物16缩回其原始尺寸，拉伸力消除，控制线性传感器310产生的信号。图17c示出了消除拉伸后和滑块304被织物16的收缩移动后的拉伸测量工具300。为了示出滑块304的移动，图17C还以虚线示出了滑块304的原始位置。线性传感器310提供的信息通过控制系统的分析，来确定施加于织物16上的拉伸是否是合适。测量过程结束后，拉伸测量工具300移离织物16，直至织针312撤出织物16。护针器344a-d的操作在图18A和18B中描述。当支架302伸入和撤出织物16时，护针器344a-d被设置为在开启和闭合位置移动。当拉伸测量工具300在撤回位置时，支架302与护针器接合并将护针器344a-d保持在闭合位置(参照图18A)。在该位置，护针器344a-d保护织针312，以减少伤害操作员的危险。当拉伸测量工具300伸出时，支架302移离基体340。当支架302移离基体340时，弹簧356a-d将护针器344a-d枢置入开启位置(参照图18B)。这使支架302伸过护针器344a-d。护针器344a-d与部分基体340接合或与连接到基体的止动器接合，以防止其过渡旋转。当拉伸测量工具300再次撤回时，弹簧356a-d将护针器344a-d相对基体340(或其他止动块)保持于适当的位置，来接收支架302。当拉伸测量工具300撤回时，支架302移回与护针器344a-d接合。当拉伸测量工具300再次撤回时，支架302闭合于护针器344a-d，使它们沿弹簧356a-d的偏置回到闭合位置。然后，为了模制，可再次拉伸织物16。可选地，在拉伸时，而不是在释放拉伸时，拉伸测量工具可方便地设置为与织物接合并测量织物。
在可选实施方案中，模制设备包括具有附加夹持装置的可选拉伸装置和允许在不同位置施加的拉伸量可变化的滑动装置。除了下列描述，可选模制设备的部件基本同上述实施方式的一致，在此不再描述。该可选模制设备400的一实施方案如图19所示。在该实施方案中，拉伸装置414适于允许施加于织物上部的水平拉伸与织物下部的水平拉伸不同。如图所示，拉伸装置414包括上部左夹持装置416和下部左夹持装置418，上部左滑动装置420和下部左滑动装置422，上部右夹持装置424和下部右夹持装置426，及上部右滑动装置428和下部左滑动装置430。相对的上部夹持装置416、424和相对的下部滑动装置420、428共同向上部织物(未示出)施加水平拉伸，同时，相对的下部夹持装置418、426和相对的下部滑动装置422、430共同向下部的织物(未示出)施加水平拉伸。在该实施方案中，相对的下部滑动装置420、428与相对的上部滑动装置420、428相比移动的距离不同，来为下部织物提供不同的拉伸。在多种应用中，不同部分的织物使用不同的拉伸量是有益的。例如，就椅子靠背而论，在水平方向上，下部织物(未示出)可比上部织物拉伸的多，以在椅子靠背的木材区提供更坚固的支撑。在其他应用中，夹持装置和滑动装置的数量和位置可按需要变化。
上述为本发明的优选实施方案。在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和宽广范围的情况下，可以进行多种改变和变化，这应当根据包含等同原则的专利法原理来解释。权利要求中部件的任何单数形式的标记，例如“一”、“该”或“所述”，不应当解释为将该部件限制为单数。前述的变动和修改都在本发明的范围之内。应当理解，在此公开和限定的发明可扩展到本文和/或附图提及或从中可明显得出的两个或多个独立特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可选方面。在此描述的实施方案解释了实施本发明的已知最佳方式，并能使本领域技术人员应用本发明。应当认为权利要求包括了现有技术允许范围内的可选实施方案。
本发明的各种特征列于随附的权利要求中。
权利要求
1.一种模制设备，用于将部件模制到拉伸毛坯上，包括第一模具部分；第二模具部分；设于所述第一模具部分和所述第二模具部分之间的拉伸装置，所述拉伸装置包含多个可夹紧毛坯周边并保持毛坯的夹持装置，所述拉伸装置还包括多个滑动装置，来选择移动所述夹持装置以拉伸毛坯；和当毛坯被所述拉伸装置保持于拉伸状态时，将所述第一模具部分和所述第二模具闭合于毛坯上的设备。
2.权利要求1的设备，其中，所述拉伸装置包含形成有中心孔的板，允许所述第一模具部分和所述第二模具部分闭合于拉伸织物上，所述滑动装置可动安装于所述板上，并且所述夹持装置可操作地安装于所述滑动装置上。
3.权利要求2的设备，其中，所述板和所述第一模具部分中的至少一个可在第一位置和第二位置之间移动，所述第一模具部分在第一位置未穿过所述中心孔，所述第一模具部分在第二位置至少部分伸过所述中心孔。
4.权利要求2的设备，其中，所述板可动安装于所述第一模具部分上，并可在拉伸位置和模具位置之间移动。
5.权利要求4的设备，还包括在所述拉伸位置偏置所述板的偏置装置。
6.权利要求5的设备，其中，所述偏置装置进一步由置于所述板和所述第一模具部分之间的多个弹簧形成。
7.权利要求6的设备，其中，可操作所述模具移动设备来将所述第二模具部分移向和移开所述第一模具部分，所述板可动设于所述第二模具部分和所述第一模具部分之间，其中，所述第二模具部分的移动使所述板在所述拉伸位置和所述模具位置之间移动。
8.权利要求7的设备，其中，所述第二模具部分包括至少一个推杆，所述推杆伸出所述第二模具部分，以在所述第二模具部分移向所述第一模具部分时，与所述板接合。
9.权利要求6的设备，其中，至少一个所述滑动装置包括可动安装于所述板的滑板和互相连接在所述滑板和所述板之间的拉伸气缸，由此，所述拉伸气缸的伸出和缩回使所述滑板相对于所述板移动。
10.权利要求9的设备，其中，至少一个所述夹持装置包括枢装于所述滑板之一的夹持头以及互相连接在所述夹持头和所述滑板之间的夹持气缸，其中，所述夹持气缸的伸出和缩回使所述夹持头相对于所述板枢转运动。
11.权利要求10的设备，其中，所述拉伸装置包括多个织销；并且还包括将毛坯从加载位置传送至拉伸位置的自动机械，所述自动机械包括放置工具，放置工具包括多个推销，当所述放置工具邻近所述拉伸装置时，推销与所述织销对齐。
12.权利要求11的设备，其中，至少一个所述推销包括传送销和套，所述传送销和所述套中的至少一个可相对于所述传送销和所述套中的另一个移动，其中，所述推销的启动将毛坯推离所述传送销并推到相应的一个所述织销上。
13.权利要求11的设备，还包括安装于邻近所述放置工具的自动机械臂的喷气刮刀装置。
14.权利要求13的设备，还包括安装于邻近所述放置工具的所述自动机械臂的拉伸测量装置。
15.权利要求14的设备，其中，所述拉伸测量装置包括支架；多个可动安装于所述支架的滑块；多个安装于所述滑块的织针；和产生信号的传感器，指示所述滑块相对所述支架的移动。
16.一种用于模制设备来将部件模制于拉伸毛坯上的拉伸装置，包括邻近至少一个模具部分安装的支撑机构；安装于所述支撑机构的多个滑动装置，各所述滑动装置可动安装于所述支撑机构来往返运动；和多个夹持装置，至少一个夹持装置安装于各所述滑动装置，所述夹持装置可在开启位置和闭合位置之间活动。
17.权利要求16的装置，其中，所述支撑机构包括板，所述板形成有中心孔，适于套在至少一个模具部分上。
18.权利要求17的装置，还包括使所述板在拉伸位置和模具位置之间相对于至少一个模具部分移动的装置，至少一个模具部分在拉伸位置未穿过所述中心孔，至少一模具部分在模具位置至少部分穿过所述中心孔。
19.权利要求18的装置，还包括使所述板偏离至少一个模具部分的弹簧装置。
20.权利要求19的装置，其中，至少一个所述滑动装置包括可动安装于所述板的滑板和互相连接于所述滑板和所述板之间的气缸，其中，所述拉伸气缸的伸出和缩回使所述滑板相对于所述板移动。
21.权利要求19的设备，其中，至少一个所述夹持装置包括枢装于所述滑板之一上的夹持头和互相连接于所述夹持头和所述滑板之间的夹持气缸，其中，所述夹持气缸的伸出和缩回使所述夹持头相对于所述滑板枢转运动。
22.权利要求20的设备，其中，应变仪设在所述拉伸气缸和所述板与所述滑板中的至少一个之间，来产生指示施于毛坯的力的信号。
23.权利要求19的设备，其中，所述板设有多个导向孔，所述导向孔适于套在至少一个模具部分内的调整杆上，来可动支撑邻近至少一个模具部分的所述板。
24.一种用在自动机械臂端部上的工具装置，包括可安装于自动机械臂的支架；和将毛坯放置于所需位置的放置工具，所述放置工具包括多个安装于所述支架的推销，各所述推销包括传送销和套，所述传送销适于接收毛坯，所述套和所述传送销中的至少一个可相对于所述套和所述传送销中的另一个选择移动，其中，这种移动将毛坯推离所述传送销。
25.权利要求24的工具，其中，各所述传送销可选择缩入所述套。
26.权利要求25的工具，其中，所述推销为气动启动，对所述推销施加局部真空以缩回所述传送销。
27.权利要求24的工具，还包括安装于所述支架的喷气刮刀装置。
28.权利要求27的工具，其中，所述喷气刮刀装置包括在第一方向排出高压气的第一喷嘴阵列和在第二方向排出高压气的第二喷嘴阵列。
29.权利要求24的工具，还包括安装于所述支架的拉伸测量装置。
30.权利要求29的工具，其中，所述拉伸测量装置包括支架；可动安装于所述支架的多个滑块；安装于所述滑块的多个织针；和产生信号的传感器，指示所述滑块相对所述支架的移动。
31.权利要求24的工具，还包括拾取工具，用于夹持待自模具移除的零件，所述拾取工具安装于支架的相对推销的一侧上。
32.一种将部件模制到加载毛坯上的方法，包括步骤将毛坯安放到拉伸装置上；通过操作拉伸装置拉伸毛坯；当毛坯被拉伸装置保持于拉伸状态时，将第一和第二模具部分闭合到毛坯上；当毛坯被拉伸装置保持于拉伸状态时，将部件模制到毛坯上；及将带有模制部件的毛坯取出模具。
33.权利要求32的方法，还包括步骤在所述安放步骤之前，将拉伸装置移入拉伸位置，其中织物不与模具接触。
34.权利要求33的方法，还包括步骤在所述拉伸步骤之后，将拉伸装置移入模具位置，其中织物与模具接触。
35.权利要求34的方法，还包括步骤将毛坯加载到安装于自动机械臂的放置工具上；操作自动机械臂来将放置工具移入邻近拉伸装置的位置；及将毛坯自放置工具传送到拉伸装置。
36.权利要求35的方法，其中，所述传送步骤包括步骤操作安装于放置工具的一或多个推销，以将毛坯推离放置工具并推到安装于拉伸装置的一或多个织销上。
37.权利要求34的方法，其中，所述拉伸步骤包括步骤将至少两个夹持器闭合到毛坯上，以将毛坯保持在拉伸装置中；及操作拉伸装置以在至少两夹持器之间产生相对移动，其中，该相对移动对毛坯施加拉伸。
38.权利要求34的方法，其中，所述拉伸步骤包括步骤将第一对夹持器闭合到毛坯上；操作拉伸装置来在第一对夹持器之间产生相对移动，以对毛坯施加第一拉伸；将第二对夹持器闭合到毛坯上；操作拉伸装置来在第二对夹持器之间产生相对移动，以对毛坯施加第二拉伸。
39.权利要求34的方法，还包括步骤当毛坯保持固定于一个模具部分时，打开模具，使毛坯和模制部件移离另一个模具部分。
40.权利要求39的方法，其中，将拉伸装置移入模具位置的步骤进一步被限定为将第一模具部分沿一路径移向第二模具部分，其中，拉伸装置设于该路径中，以使第一模具部分与拉伸装置接合并将拉伸装置移入模具位置。
41.权利要求40的方法，其中，拉伸装置偏置于拉伸位置，由此，拉伸装置通过偏置从模具位置移入拉伸位置，而第一模具部分移离第二模具部分。
42.权利要求37的方法，其中，所述拉伸步骤还包括步骤将压缩气排向至少一部分毛坯，来弄直毛坯以进行夹持。
43.一种模制设备，包括具有第一模具部分和第二模具部分的模具，至少一个所述模具部分可沿一路径移动，以闭合在另一个所述模具部分上；拉伸毛坯并将毛坯保持于拉伸状态的拉伸装置，所述拉伸装置沿所述路径设置，其中，当所述模具部分处于闭合位置时，由所述拉伸机保持的拉伸毛坯可被包围在所述模具部分之间。
44.一种织物拉伸测量装置，包括支架；安装于所述支架以选择接合织物的多个织针，第一个所述针可动安装于所述支架，其中，当接合的织物拉伸和松弛时，所述第一针可相对于第二个所述针移动；及测量所述第一针移动的装置。
45.权利要求44的装置，其中，所述测量装置包括线性传感器。
46.权利要求44的装置，还包括可在覆盖至少一个所述织针的闭合位置和露出所述织针的开启位置之间移动的护针器。
47.权利要求44的装置，还包括可动安装于所述支架的滑块，所述第一针安装于所述滑块。
48.权利要求44的装置，还包括第一滑块和第二滑块，各所述滑块可动安装于所述支架，所述第一针安装于所述第一滑块，所述第二针安装于所述第二滑块。
49.权利要求44的装置，还包括基体和气缸，所述气缸与所述基体和所述支架互相连接，由此，所述气缸的伸出和缩回使所述支架相对于所述基体移动。
50.权利要求46的装置，还包括基体和气缸，所述气缸与所述基体和所述支架互相连接，由此，所述气缸的伸出和缩回使所述支架相对于所述基体移动；并且其中所述护针器枢装于所述基体，以使所述支架相对于所述基体的移动引起所述护针器在所述开启位置和所述闭合位置之间移动。
51.权利要求48的装置，还包括第三滑块和第四滑块，各所述滑块可动安装于所述支架，第三针安装于所述第三滑块，所述第四针安装于所述第四滑块。
52.权利要求51的装置，还包括延伸在所述支架和所述基体之间的至少一个调整杆，以引导所述支架相对于所述基体旋转。
全文摘要
一种在拉伸毛坯上模制部件的设备和方法。该设备包括邻近第一模具部分(12)安装的拉伸装置(14)。拉伸装置包括多个夹持毛坯周边边缘的夹持装置(18a－18d)和多个使夹持装置彼此移开以对织物施加拉伸的滑动装置(40a－40d)。
文档编号B29C31/00GK1871105SQ200480031545
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月12日 优先权日2003年11月4日
发明者兰迪·J.·塞耶斯, 皮尔·特伦布莱, 凯利·E.·沃什伯恩, 肯尼斯·A.·朗斯特里特 申请人:伊利诺斯器械工程公司