具有熔接端帽的球棒的制作方法
【专利摘要】一种球棒包括端帽，所述端帽直接或间接地熔接到球棒筒的内表面或外表面。在实施例中，套筒被模制或粘结至球棒筒的内表面或外表面。然后，端帽可选择地通过旋转焊接工艺被熔接到套筒。若试图去除端帽，会产生破裂区而损坏端帽，且使其不能再使用并不能有效地被替换。
【专利说明】
具有熔接端帽的球棒
【背景技术】
[0001 ]很多现代球棒都包括塑料端帽，塑料端帽采用机械方式固定或粘结于球棒筒的端部。塑料端帽对球棒筒的端部进行轻质密封。由于击球碰撞剧烈，端帽及其附着装置在保持原位的同时必须能抵抗无数次的冲击。通常会出现的一个问题是，塑料不容易粘结到纤维复合材料或其他常用的球棒材料，并且粘结过程本身可能也不可靠。将端帽固定于球棒筒的机械的机制通常也是不可靠的。
[0002]图1所示为机械地附着至球棒筒12的现有端帽的一个例子。端帽10可采用注射成型热塑性材料或其它合适的材料制成。这种端帽10通常包覆筒12的端部14，且帽10的外缘16的直径大体上等于球棒筒12的外径18。在图示例子中，球棒筒12包括面向内的凹槽26和向内凸的脊2 2，所述面向内的槽26和向内凸的脊2 2分别与端帽1的向外凸的环24和面向外的凹槽20卡合。所述端帽可以另外用粘合剂粘结到筒12的内表面，或者用粘合剂代替上述方法粘合到筒12的内表面。
[0003]如图1所示的端帽10可以被去除，而不损坏球棒。通过先加热或施加蒸汽软化端帽和任何粘合剂，再用抓紧装置将端帽从筒12中拉出，可实现这种去除。一旦去掉端帽，售后市场的球棒改装者能从内部减薄所述筒12，其产生反应更灵敏的球棒筒(即一个能增大球棒潜在能力的球棒筒)。这种改装的球棒一般不为联赛所认可，并且由于球离开球棒的增大的速度，对外场手会很危险。
[0004]经过这种未经认可的改装后，端帽10—般能重新安装于球棒筒12，这样便无法检测到这种内部改装。此外，如果端帽10出现损坏，可以用新端帽更换原端帽。这种未经认可的改装已经变得非常普遍，以致现在能够从第三方供应商买到替换端帽。因此，需要一种球棒，其结构使得无法检测的球棒改装变得很难或不可能实现。
【发明内容】
[0005]—种球棒包括端帽，其被直接或间接熔接到球棒筒的内表面或外表面。在一实施例中，套筒被模制或粘结至球棒筒的内表面或外表面。然后，端帽可通过旋转焊接工艺被熔接到套筒。若试图去除端帽，破裂区导致损坏端帽，且使其不能再使用并不能有效地被替换。在下文中将说明其他特征和优点。上述特征可单独或共同使用，或者以其中的一个或多个特征的各种组合使用。
【附图说明】
[000?]在附图中，相同的标号表不相同的部件。
[0007]图1为用机械地附着至球棒筒的现有端帽的剖视图。
[0008]图2为具有端帽的球棒的侧视图。
[0009]图3为根据一实施例的从球棒筒分离的可熔接端帽的分解剖视图。
[0010]图4为图3熔接到球棒筒的内套筒的端帽的剖视图。
[0011 ]图5为根据一实施例的注射成型到球棒筒内表面的内套筒的剖视图。
[0012]图6为作为经图5所示工艺的结果的注射成型到球棒筒内表面的内套筒的剖视图。
[0013]图7为根据另一实施例的从球棒筒分离的端帽的分解剖视图。
[0014]图8为图7经旋转焊接到球棒筒的内表面的端帽的剖视图。
[0015]图9为配置成能接收外套筒的球棒筒的一端的剖视图。
[0016]图10为具有附着至球棒的外套筒的图9的球棒筒的剖视图。
[0017]图11为具有熔接至外套筒的端帽的图9和图10中所示的球棒筒的剖视图。
【具体实施方式】
[0018]以下将对本发明的各个实施例进行说明。为了彻底理解和说明这些实施例，以下说明提供了具体的细节。但是，本领域技术人员应理解的是，在没有这些细节的情况下，也能实现本发明。另外，一些公知的结构或功能可能没有详细展示或说明，以免不必要地模糊各个实施例的相关说明。
[0019]以下说明中使用的术语意在以其最宽范围合理的方式进行解释，即使与本发明的某些具体实施例的详细说明结合使用。某些术语甚至会在下文中予以强调;但是意在以任何限制方式解释的任何术语将在本【具体实施方式】部分公开和具体地照此定义。
[0020]若上下文允许，单数或复数形式的术语还可分别包括复数或单数形式的术语。此外，除非明确限制“或”一词指含有两个或多个项目的列表中除去所有其他项目外的仅仅一个项目，否则在这种列表使用的“或”应解释为包括(a)列表中的任一单个项目，(b)列表中的所有项目，或(C)列表中的项目的任何组合。另外，除非另有规定，“附着”或“连接”等术语意在包括整体连接以及物理上独立的部件之间的连接。
[0021]现在参考具体的附图，如图2所示，以下将展示和说明棒球或皇球球棒1(以下简称“球棒”)。所述球棒I包括手柄2、筒4和将手柄2接合到筒4上的截锥形部分6。手柄2的自由端包括圆头8或类似结构。筒4用端帽9密封，如下文详细描述。球棒I的内部优选为中空的，使球棒I的重量较轻，以便球员在挥动球棒I时可以产生相当大的球棒速度。
[0022]球棒I可为整体式结构，或可包括两个或多个分开的附着件(例如，分开的手柄和筒)，例如专利号为5，593，158的美国专利中所描述的，该专利在此通过引用构成本文件的一部分。筒4可由碳或玻璃等复合材料制成，或由铝等金属材料制成。球棒手柄2可由与筒4相同或不同的材料构成。于两个部件构成的球棒中，例如，手柄2可由复合材料(与制作筒所用的材料相同或不同)、金属材料或任何其他合适的材料构成。
[0023]球棒的筒4可包括单壁或多壁结构。多壁筒可包括，例如，由一个或多个界面剪切控制区(ISCZ)分隔成彼此分开的多个筒壁，如专利号为7，115,054的美国专利中详细描述的，该专利在此通过引用构成本文件的一部分。
[0024]球棒I可为任何合适的尺寸。球棒I的全长可为20至40英寸或26至34英寸。总筒径可为2.0至3.0英寸或2.25-2.75英寸。典型球棒的直径为2.25英寸、2.625英寸或2.75英寸。具有这些全长和筒径的各种组合或任何其他合适的尺寸的球棒均在预期之内。球棒尺寸的具体优选组合一般由球棒I的使用者决定，并且在使用者之间可差别很大。
[0025]下文所述的实施例一般针对包括端帽的球棒，所述端帽直接或间接地熔接到球棒筒的内表面。例如，端帽可被熔接至的套筒被粘结或模制于球棒筒的内表面。本文使用的“恪接”一词一般指通过将两种可兼容的部件熔化在一起实现的固态粘结，例如由热塑性材料或复合材料制成的两个部件。聚酯是一种特别合适的热塑性材料，因为聚酯可粘结到构成典型复合球棒筒的环氧树脂。其他合适的材料包括聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯或类似物。
[0026]在实施例中，在筒的成型过程中内套筒在复合球棒筒中被形成并附着。这可通过在模具中施加热量和压力的同时将套筒的外表面熔接到复合筒的内表面来实现。复合球棒筒一般用多层纤维加强预浸渍材料层形成，这些层卷成筒状。囊被放置在预浸渍管内部，并将该装配件放入模具内。可在囊的端部应用空气接头。然后关闭并加热模具，向囊施加空气压力以将预浸渍层挤压模具，从而压实及固化这些层。
[0027]套筒可放置于囊和最内层之间，使得于在模制过程中施加压力时，套筒挤压最内层并粘结至沿套筒流动的最内层环氧树脂。一旦环氧树脂交联并固化，套筒便模制到筒的内表面。
[0028]可选的，套筒可通过粘合剂粘结至已经固化的球棒筒的内表面。当筒的材料为铝或其他金属，或者球棒材料需要用粘合剂将筒的内表面粘结到套筒时，可以优选这种方法。在一实施例中，粘合剂置于球棒筒的内表面和套筒的外表面之间。然后可向内套筒施加压力，以挤压粘合剂来完成粘结过程。
[0029]可选的，套筒可为塑料或相似材料的薄片，首先将所述薄片卷成圆筒状，然后放置于滚制的球棒筒的预浸渍层的内部。在形成筒时，热量和固结压力强行将卷起的薄片粘结到预浸渍层的热固性树脂，从而将内套筒永久地固定于球棒筒的内表面。
[0030]在另一实施例中，套筒可注射成型至球棒筒的内表面。这种工艺包括将筒放于注射模具中，注射模具封住筒的外表面。然后滑动型芯被置于筒的内部靠近或紧靠筒的内表面。接着在筒的内表面和滑动型芯之间注入塑料以形成套筒。
[0031]内套筒可另外或者可选择地包括脊、槽、孔或其他表面效果，用于将套筒机械地锁定至球棒筒中的相应或互补的特征。
[0032]使用时，内套筒可为任何合适的尺寸。在实施例中，内套筒的厚度约为0.03-0.07英寸，长度约为0.25-0.75英寸。内套筒可形成完整的圆柱，或可选地具有沿其长度的间隙以允许套筒在模制过程中紧靠着预浸渍层膨胀。内套筒优选采用与端帽相同或相似的材料制成，以便其热粘结到端帽。内套筒还可优选地粘结或模制到复合筒的树脂。
[0033]在另一实施例中，筒本身可用热塑性材料或相似材料制成，以便端帽材料与球棒筒的树脂兼容并能熔到所述球棒筒的树脂。在该实施例中，端帽可直接熔接到筒的内表面或外表面，这样就不需要套筒了。
[0034]在一实施例中，端帽通过旋转焊接熔接到内套筒或球棒筒的内表面。旋转焊接是一种通过相对另一部件旋转一个部件(例如两个热塑性部件)来产生摩擦以将它们强行结合在一起的工艺。摩擦产生的热量将这两种材料熔化，从而在它们之间形成固态的粘结。端帽优选地稍微有点弹性，并且具有稍大于球棒配合面(例如筒的内表面或内套筒)的内径的外径以形成必要的阻碍和摩擦。
[0035]这种旋转焊接工艺将端帽熔接到内套筒或球棒筒的内表面。去除这种熔接的端帽将会很难，并且会对端帽本身产生明显的损坏或毁坏。另外，任何“成功的”移除端帽，都会在球棒筒上或内套筒上产生破裂区，导致实际上不可能成功地将另一端帽附着或附加于破裂区。
[0036]以下将对各种具体实施例进行说明。当然，应当理解的是运用本文所述的发明构思的其他实施例可选择性地被采用。
[0037]转到图3和图4，在实施例中，套筒30永久性地粘结、模制或以其他方式附着至球棒筒12的内表面。弹性端帽29包括脊或凸环28，所述脊或凸环28的外径在端帽29插入筒12之前大于内套筒30的内径。端帽29和内套筒30由相似或完全相同的材料(例如热塑性或其他合适的材料)制成，以便当在旋转焊接工艺的过程中摩擦在一起时，例如，它们之间形成固态粘结。至少，端帽29由与筒的树脂兼容的材料制成，以便在旋转焊接或类似工艺的过程中可实现端帽和筒之间的热粘结。
[0038]在一实施例中，内套筒30可在其熔接到筒12之前通过将其注射成型为基本圆柱形而被形成，所述圆柱形包括基本与球棒筒12的内径相匹配的外径。内套筒30可另外或者可选地包括树脂可于其中流动的一个或多个槽，或者一个或多个脊34，所述脊与球棒筒12的内表面的相应槽或通道卡合以提供对筒12的机械锁定。内套筒30可选择包括一个沿其长度的裂口，以让内套筒30于模制过程中膨胀。
[0039]在一实施例中，内套筒30可于模制工艺过程中粘结到筒12的内表面32。可将内套筒30放置于模具填料的过程中预成型的筒的内侧。当加热模具并施加空气压力压实预浸渍管层时，内套筒30被挤压到这些层以使其粘结到这些层的环氧树脂。
[0040]内套筒30有效地形成筒12的内部材料的至少一部分。将端帽29熔接到内套筒30可于制造过程中任何时间进行，但通常在筒12最后加工和装饰后进行。旋转焊接工艺非常适合将端帽29熔接到内套筒30。该工艺包含在以高转速旋转端帽29并将其插入球棒筒12的同时夹紧或以其他方式固定球棒筒12。为了将端帽29旋转焊接到内套筒30或球棒筒12的内表面，端帽29以约2500-3500转/分钟，或约3000转/分钟的速度旋转。
[0041]在图3和图4所示的实施例中，端帽29的凸环28接触内套筒30，且它们的热塑性(或其他相似)材料在它们之间摩擦产生的热量的作用下熔合到一起。端帽29继续插入筒12中，直至端帽29的肩36接触球棒筒12的端部。接着，这两个部件的熔化区38固化，以使端帽29永久性地熔接到球棒筒12。任何多余的树脂或溢料可选择在排料区31进行收集。第二排料区可选择地被包括在熔化区38的手柄端处。
[0042]图4显示了完工状态的熔接到球棒筒12的端帽29。端帽29的凸环28在熔化区38中已被熔化并溶接至内套筒30。多余的溢料置于排料区31内。熔化区38的体积可随着所用的材料、所需的附着强度和球棒的所需重量性质而发生变化。若去除这种熔接端帽29，熔化区38会破裂。产生的破裂区会具有一个粗糙不均匀的表面，使得它不可能有效地重新附至端帽29或附着替换端帽。另外，将不会剩下端帽可附着至其的可使用的机械机构。
[0043]在图5和图6示出了内套筒40注射成型于金属筒(例如铝筒42)的内表面的实施例。铝筒42包括脊或向内的凸环44和槽46。可以采用其他机械手段将内套筒40锁定于铝筒42。例如，可运用额外的槽或凸环。另外或者可选地，筒壁可钻孔以用来接收内套筒上的凸出部。
[0044]将筒42安置于注射模中，其中模具的外部48挤压并封住筒42的外表面50。然后，内芯52被插入筒中以挤压并封住凸环44和筒42的端部55。聚合树脂被注入筒42的内表面54和内芯52的外表面56之间形成的空间53中，以形成内套筒40。注入的聚合物流入凹槽46，以提供机械锁定。
[0045]图6显示了通过图5所示的注射成型工艺被模制到筒42的内套筒40。聚合物形成于凹槽46中以提供机械锁定，其防止内套筒40被去除。随后添加的端帽和内套筒40之间的焊接区可位于沿内套筒40长度的任何位置。去除这种端帽将会产生粗糙不均匀的破裂区，能有效阻止更换端帽。
[0046]在图7和图8所示的实施例中，端帽74附着于金属筒(例如铝筒60)。铝筒60包括向内凸的脊或缘62和向内凸的接收部或成形部64。所述缘62包括内边66，所述内边66的直径小于筒60的内表面68的直径。成形部64包括弯曲部70和内边72。内边72的直径小于缘边66的内径。
[0047]端帽74包括圆柱形或基本呈圆柱形的伸长部76。端帽74以约2500-3500转/分钟或约3000转/分钟的高速率旋转并插入套筒60中。当端帽伸长部76接触筒60的弯曲部70时，端帽74的热塑性(或相似)材料开始软化和变形。接着，变形的伸长部76在弯曲部70的引导下进入缘62下的腔78中，以将端帽74固定到位。图8为安装好的端帽74，其中变形的伸长部80填充腔78并将端帽74锁定到位。
[0048]在另一实施例中，球棒筒可包括用于接收套筒的外部凹陷或区，端帽的内表面可熔接或以其他方式附着于套筒。这种配置特别适用于金属筒，但也可运用于复合球棒筒。如为金属球棒，球棒筒的端部可通过机械加工成型，如为复合球棒，可通过模制成型。
[0049I图9-11显示了这种实施例的一个示例。球棒筒90包括凹入式通道或凹槽92，所述凹入式通道或槽92以缘94或其他外向的凸出部为边界。套筒100模制或以其他方式附着于凹槽92的外表面。端帽110在焊接区112被熔接或以其他方式附着至外套筒100，所述焊接区112形成于端帽110的内表面和套筒100的外表面之间。
[0050]外套筒100可以为一致的C形环，例如热塑性环，其可以被拉开以清洁缘94并落坐于凹槽92的底102上。可选的，套筒100可以由两个或多个分开的部件制成，所述分开的部件沿凹槽92的外圆周设置。旋转焊接或类似工艺能理想地熔合任何张开的接缝，以形成熔接到端帽110的整体式环。
[0051]在所示的实施例中，可以选择穿过球棒筒90的壁98在凹槽区中钻孔96或开口。夕卜套筒100包括刚好能装入一个或多个孔96内的一个或多个凸出部104。这种凸出部104能有助于当端帽110被旋转焊接或以其他方式附着于外套筒时防止外套筒100的转动。凸出部104的自由端可选择地通过热铆接到球棒筒90的内壁106。
[0052]任何上述实施例可以单独或相互结合使用。另外，端帽和相关附着机构可以包括本文未说明的附加功能部件。虽然只展示和说明了几个实施例，但是在不偏离本发明精神和范围的情况下可以作出各种改变和替换。因此，除以下权利要求书及其等外，本发明应不受限制。
【主权项】
1.一种球棒，包括: 手柄； 筒，附着于所述手柄或与所述手柄形成为一体； 套筒，附着于所述筒的表面或与所述筒的表面形成为一体；以及 端帽，安置于所述筒的一端并熔接到所述套筒。2.根据权利要求1所述的球棒，其中所述端帽和所述套筒包括大体上相似的材料以便所述端帽和所述套筒能互熔。3.根据权利要求2所述的球棒，其中所述端帽和所述套筒均包括热塑性材料。4.根据权利要求3所述的球棒，其中所述筒包括复合材料，以及热塑性套筒被模制或粘结至复合筒的内表面。5.根据权利要求3所述的球棒，其中所述筒包括复合材料，以及热塑性套筒被模制或粘结至复合筒的外表面。6.根据权利要求1所述的球棒，其中所述端帽被熔接至所述套筒的内表面。7.根据权利要求1所述的球棒，其中所述端帽被熔接至所述套筒的外表面。8.根据权利要求1所述的球棒，其中所述套筒注射成型至所述筒的内表面。9.根据权利要求8所述的球棒，其中所述套筒和所述筒的内表面中的一个包括凸出部，且所述套筒和所述筒的内表面中的另一个包括相应的凹槽，所述凸出部被置于所述凹槽中以机械地固定所述套筒至所述筒的内表面。10.根据权利要求1所述的球棒，其中所述套筒和所述筒的表面中的一个包括凸出部，且所述套筒和所述筒的表面中的另一个包括相应的凹槽，所述凸出部被置于所述凹槽中以机械地固定所述套筒至所述筒的表面。11.一种球棒，包括: 手柄； 筒，包括第一端，附着于所述手柄或与所述手柄形成为一体，和第二远端，所述筒包括在第二远端的向内凸的缘和与所述缘隔开的向内凸的成形部以定义在所述缘和所述成形部之间的腔；以及 端帽，包括置于所述缘下的所述腔中的可变形的伸长部，以使得所述端帽被固定至所述筒。12.根据权利要求11所述的球棒，其中所述筒包括金属材料，以及所述端帽包括可变形材料。13.根据权利要求12所述的球棒，其中所述端帽包括热塑性材料。14.根据权利要求11所述的球棒，所其中述成形部包括弯曲部，其将所述可变形的伸长部安置于所述空腔。15.—种将端帽附着至球棒的筒的方法，包括: 将套筒附着至所述筒的内表面； 高速旋转端帽； 将旋转的端帽插入所述筒中，以使端帽的外部区域紧靠套筒的内表面旋转；以及 通过所述端帽和所述套筒之间产生的热量和摩擦将所述端帽的外部区域熔接到所述套筒。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述附着步骤包括将所述套筒模制到所述筒的所述内表面。17.根据权利要求15所述的方法，其中所述附着步骤包括将所述套筒粘结到所述筒的所述内表面。18.根据权利要求15所述的方法，其中所述旋转步骤包括以约3000转/分钟的速度旋转所述端帽。19.根据权利要求15所述的方法，其中所述插入步骤一直进行到所述端帽的肩接触所述筒的端部。20.—种球棒，包括: 手柄； 筒，附着至所述手柄或与所述手柄形成为一体，所述筒包括第一可熔解材料;及端帽，包括第二可熔解材料，所述第二可熔解材料与所述第一可熔解材料兼容，所述端帽直接熔接于所述筒。
【文档编号】A63B102/18GK105980019SQ201580004318
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年1月15日
【发明人】斯蒂芬·J·戴维斯, 杜威·肖万
【申请人】伊士登棒球/垒球公司