专利名称：端部成圆装置和端部成圆方法
技术领域：
本发明涉及端部成圆硬毛和用来制造硬毛的细丝的方法和装置。
背景技术：
传统的牙刷一般包括装在牙刷柄口头部的多簇硬毛。硬毛的工作端(即与牙齿和牙龈接触的端部)通常必须被制成平滑，以除掉可能割破或者刺激牙龈的尖的棱角。该过程被称作端部成圆。
在大多端部成圆方法中，硬毛的工作端与砂磨盘接触。通常，使用电机来旋转这些砂磨盘。电机的尺寸和重量通常使得移动该端部成圆机成为不切实际。
发明内容本发明的特征在于对硬毛和用来制造硬毛的连续细丝进行端部成圆的方法和装置。
在一些实施形式中，端部成圆装置可以移动进入和脱开与细丝端部的接触，从而可以沿着唯一的轴向方向连续进给细丝，而不会发生与细丝移动进入和脱开与端部成圆机接触相关的弯曲和压迫。详细说来，该端部成圆机移动进入和离开在最终被切割成硬毛的绳的轴向路线之下的位置。
该端部成圆装置是空气驱动的、轻型和低型的。该端部成圆装置也具有不断改变的椭圆路线，其从各个侧面逼近硬毛，从而制造很好成圆的硬毛。
一方面，本发明的特征在于端部成圆硬毛的装置，其包括装到气动支撑件上的砂轮。
某些实施形式包括一个或者多个下面的特征。该气动支撑件包括涡轮。该气动支撑件包括通过涡轮的旋转驱动的行星驱动机构。该行星驱动机构包括可旋转地装在气动支撑件上的行星齿轮和与该行星齿轮啮合的固定齿圈。
另一方面，本发明的特征在于高度小于2英寸左右的端部成圆装置。该装置的重量最好小于5磅。
另一方面，本发明的特征在于具有行星驱动机构的端部成圆装置，该行星驱动机构构造成能够沿着椭圆的路线移动砂轮。
某些实施形式包括一个或者多个下面的特征。该椭圆路线可以变化。该齿圈和行星齿轮的齿数比为2∶1左右。该齿圈和行星齿轮的齿数比略微大于2∶1。该气动支撑件构造成能够以高达每分钟5000转的速度旋转。该气动支撑件构造成能够以高达每分钟10000转的速度旋转。砂轮这样安装在气动支撑件上，即砂轮的中心位于由行星齿轮限定的节圆内。
另一方面，本发明的特征在于砂轮和构造成能够以椭圆的路线移动该砂轮的行星驱动机构。该行星驱动机构包括行星支架、安装到该行星支架上的行星齿轮以及固定齿圈，其中该行星齿轮与固定齿圈啮合，并且行星支架驱动该行星齿轮。该固定齿圈和行星齿轮的齿数比略微小于2∶1。砂轮安装在该行星齿轮上。该砂轮安装在由行星齿轮限定的节圆内。该行星支架是气动的。该行星支架是涡轮。该装置构造成能够在砂轮的旋转过程中改变椭圆路线的方向。
另一方面，本发明包括进给装置和端部成圆装置，该进给装置构造成能够使多条细丝沿着轴向前进穿过该机器，该端部成圆装置构造成这样，即在该端部成圆装置与细丝的自由端接触的第一位置和该端部成圆装置不与细丝的自由端接触的第二位置之间，能够相对于轴向来前后横向地移动端部成圆装置。
另一方面，本发明的特征在于端部成圆硬毛的方法，它包括使硬毛的末端和带有砂轮的端部成圆装置接触，将该端部成圆装置构造成能够沿着椭圆的路线移动该砂轮。该端部成圆装置最好包括行星驱动机构，并且该行星驱动机构是气动的。
另一方面，本发明的特征在于端部成圆硬毛的方法，它包括使硬毛的末端和端部成圆装置接触，该端部成圆装置包括砂轮和用于砂轮的气动支撑件。
根据说明书和附图以及权利要求书，本发明的其他特征和好处将变得清楚。
图1是具有以不同方向和不同角度伸出的硬毛簇的牙刷的透视图。
图2是根据本发明一实施例的按照簇生机的大体步骤的流程图。
图3A和3B是按照簇生机的具体步骤的流程图。
图4是根据本发明一实施例的簇生机的部分切开的正视图。
图5是图4中示出的簇生机的侧视图。
图6A是沿着6A-6A线剖开的在图4中画出的簇生机的进给装置的顶视图，画出的进给装置处于其未偏移的状态。
图6B是沿着6B-6B线剖开的在图6A中示出的进给装置的剖面图。
图6C是在图6B中画出的进给装置的一部分的放大图。
图7A-7C是对应于图6A-6C的视图，其中进给装置偏移到一侧。
图8A-8C是对应于图6A-6C的视图，其中进给装置偏移到与图7A-7C中画出的一侧相对的一侧。
图9是根据本发明一实施例的端部成圆装置的顶视图。
图9A是图9的端部成圆装置的透视图。
图10是图9的端部成圆装置的切开的侧视图。
图11是根据本发明一实施例的固定夹紧装置的顶视图。
图12是根据本发明一实施例的模压条(moldbar)的顶视图。
图13是图12的模压条的一个牙刷凹腔的透视图。
图14是在图4中画出的簇生机的正视图，画出了该簇生机的各个部件的运动。
图15是在图4中画出的簇生机的正视图，画出了该簇生机的各个部件的运动。
图16是在图4中画出的簇生机的正视图，画出了该簇生机的各个部件的运动。
图17A是图12的模压条的一部分的切开的侧视图，画出了插入的硬毛。
图17B是图12的模压条的一部分的切开的侧视图，画出了插入的硬毛。
图18是带有插入的硬毛的图12的模压条的透视图。
图19是带有接合的刀片和切过的硬毛的图18的模压条的透视图。
图20是带有脱开的刀片和切过的硬毛的图19的模压条的透视图。
图21是图12的模压条的切开的侧视图，画出了在模压条中的硬毛和插入的斜簇。
图22是图12的模压条的切开的侧视图，该模压条与牙刷模具的剩余部分啮合以形成在硬毛周围的牙刷柄。
图23是图1的牙刷的切开的侧视图。
图24A和24B是一束形成圈的硬毛的侧视图。
图25是适于用在图4中画出的簇生机上的张紧装置的透视图。
具体实施形式用来进给细丝且把细丝端部成圆以便使牙刷成簇的的优选方法通常包括下面的步骤，现在将简要讨论这些步骤并且在下面进一步详细解释。下面描述的方法适于制造具有不同长度且以不同角度伸出的簇12、14、16的牙刷10，例如像图1中所示的那样。在此将这种簇的布置称作簇几何形状。这些簇保持在模压条28中(图12和13)，其具有需要的簇几何形状并且用作注射模压腔的一部分，从而形成在簇周围的手柄18。
通常参考图2和4，在多条绳22上提供多组硬毛材料的细丝，每一条绳22在细丝直径和细丝数目方面相应于制成的牙刷上的一簇。绳22的自由端24进入簇生机20里面(图2的步骤110)。在最初的穿线步骤之后，从卷轴26开始通过簇生机20连续地输送该绳22(图2的步骤111)。在进入模压条28之前(图16和图2的步骤114)端部成圆绳22的自由端24(图15和图2的步骤112)。一旦绳22的自由端24位于模压条28内，那么就将硬毛切割到一定长度(图18-19和图2的步骤116)。每一根模压条28构造成能够制造多个牙刷(图12)，这样继续该过程(图2的步骤117)，直到整个模压条28填满硬毛。一旦模压条28已经填满硬毛，该模压条28就进入到注射模压站，在此环绕这些硬毛形成手柄18(图22和图2的步骤118)。
在引入模压条28之前，使用端部成圆装置200在簇生机20中端部成圆在绳22中的细丝的自由端24(图9)。本发明的端部成圆装置200是低型面的和气动的，其允许在簇生机20内端部成圆该绳22的自由端24。传统的电机驱动的端部成圆装置不易装配在簇生机中，并且趋于太重，不能快速移动进入和脱开与绳22的自由端24的接合。该气动的端部成圆机200便于更小的机器使用，从而节约有用的地板空间。
参考图4，由进给装置30使绳22穿过簇生机20朝向模压条28前进。进给装置30构造成能够有选择地各个绳22进入到模压条28内的不同深度，这些深度对应于图1中的簇12、14、16的簇长度，如下面所述的那样。这种选择前进的能力导致有效和经济地制造具有不同长度的簇的牙刷10。簇生机20可以包括任意需要数量的进给装置30；在图4中画出了两个。如图4所示，能够把多个进给装置30相对于垂直线定位在不同的角度上，从而允许绳22以相反的角度进入模压条28，导致制成带有以不同角度伸出的簇的牙刷10，如图1所示。这种选择前进的能力也导致更小的簇生机，其允许更加接近模压条实施该过程，从而将簇损坏或者产生进给问题降到最小。
簇生机20还包括歧管装置(manifold)60，在绳22穿过进给装置30以后它们进入到歧管装置60。该歧管装置60具有使绳22保持在直接朝向模压条28的路线上的导轨51。在歧管装置60内是固定夹紧装置59，它与进给装置30和刀片70一起工作，如下面将要详细描述的那样。也是可移动地装在歧管装置60上的有端部成圆装置200，其能够移动进入和脱开与绳22的自由端24的接合。
参考图12、13、17A和17B，簇生机20使每一根绳22的自由端24前进进入到在模压条28中的盲孔82、84、86内。将每一个盲孔的形状和尺寸制成能够以紧配合的接合方式来接受唯一一股绳22。把每一个孔82、84、86加工到一定的深度，并且这些孔具有提供需要的簇几何形状的角度。使用簇生机20来填充每一个孔82、84、86，每一根绳22完成的自由端24插入到合适的深度，并且具有合适的角度。
在这些绳已经完全进入到模压条28中之后，即在每一根绳22的自由端24接触模压条28的每一个盲孔82、84、86的底部78、79之后，由固定夹紧装置59夹住细丝并且进行切割，从而每一根细丝的一部分伸出到模压条28的顶面76之上。这一部分将延伸进入模压腔80内(见图22)，并且因此嵌入到注射模压的牙刷本体18内。这些细丝的端部成圆的自由端24是在制成的牙刷10内的硬毛12、14、16的自由端或者工作端(图1)。每一个模压条28构造成能够制造多把牙刷，如图12所示。因此，在切割之后，或者使模压条28转换位置对准下一组的未填充盲孔82、84、86，或者如果模压条28填满，那么就直接取走它并将其转移到注射模压机(未示出)，在此其用来限定模压腔80的一部分或者转移到一中间步骤，例如将细丝熔合在一起形成锚固件。
直到端部成圆的自由端24已经完全进入到模压条28中才将细丝构成的绳22切割到簇的长度。使连续的细丝而非切断的簇进入模压条28的孔中，可以消除包括在用硬毛填充模压条28中的有时成问题的挑选、簇传送以及模压条填充步骤，作为其结果，通常也减少了制造问题。
现在将更加详细地描述该方法的各个步骤以及用来执行每一步的机器部件。
进给装置如上所述，进给装置30有选择地夹住穿过该进给装置的绳22，并且使被夹住的绳朝向模压条28前进。
参考图6A-6C，进给装置30包括带有活塞34的气缸32。如图4中的箭头A所示的那样，进给装置30沿着滑道38相对于框架48在大体垂直的方向上移动，并且由凸轮36来移动该进给装置。通过丝杠40和丝杠螺母42与凸轮36连接的电机44驱动凸轮36。
参考图6A-6C，该进给装置30具有绳22穿过的导向孔50。这些导向孔50穿透包括缸体32和活塞34的进给装置30，并且与穿透歧管装置60延伸的导向孔51连通。这样，导向孔50和51限定从簇生机20的顶端到模压条28的连续路线。将导向孔50的形状制成与将要模压进入牙刷手柄18内的硬毛12、14的簇的最后形状相似的形状。导向孔50引导绳22穿过簇生机20，并且如下所述提供有选择的夹紧。
进给装置30的活塞34能够如图6A-6C所示偏压在中心，或者偏压到图7A-7C中所示的左侧，或者偏压到如图8A-8C中所示的右侧。当活塞34如图6A-6C所示偏压在中心时，导向孔50最好对准并且不要抓住绳22。在活塞34内的某些导向孔52是细长孔，以允许当夹住绳22时具有选择性。当活塞34偏压向左接近0.020英寸的时候，如图7A-7C所示，该导向孔50和细长的导向孔52在所有位置上并不对齐，并且夹住所有穿过的绳22。当活塞34偏压向右接近0.020英寸的时候，如图8A-8C所示，只有非细长的导向孔50并不对齐，从而允许该进给装置30仅仅抓住穿过并不对齐的孔的绳22。
如下面将要详细描述的那样，由细长孔52提供的选择性允许由进给装置30使某些绳22进一步移动经过簇生机20，而另一些绳则不经过簇生机，从而允许使用唯一的进给装置30来把不同长度的簇送进模压条28中。可选择地移动某些绳22的唯一进给装置30的一个好处是具有紧凑的尺寸。如果没有目前的进给装置30的这种可选择性，那么将需要两个抓紧装置来完成相同的任务，因此就增加了簇生机20的尺寸和把绳22穿过簇生机20的复杂性。另外，进给装置30的较小尺寸允许两个进给装置30以彼此不同的角度安装(如图4中所示)，从而有利于容易地制造具有相反角度的硬毛簇的牙刷，例如在图1中所示的牙刷10。
歧管装置如上所述，歧管装置60是该机器在进给装置30和模压条28之间的那一部分，它将绳22保持在朝向模压条28的路线上并且支撑端部成圆装置200和固定夹紧装置59。
参考图4和5，歧管装置60位于进给装置30之下。装到歧管装置60内的是固定夹紧装置59，其与进给装置30相似，因为它通过使用细长孔便于有选择性地抓紧。该固定夹紧装置59包括可移动地装到歧管装置上的板64和与板64连接以便于在三个位置之间移动该板64的活塞62。穿透歧管装置60的导向孔51也穿透板64，并且当活塞62位于中心位置时使其精确地对准。当把压力施加到活塞62的一端时，在板64中的所有导向孔并不对准，从而夹紧所有的绳22。当把压力施加到活塞62的另一端时，只有在板64中的非细长导向孔不对准，从而仅仅夹住所选择的绳22。
歧管装置60也支撑端部成圆装置200。下面将更加详细地描述端部成圆装置200。可以把该端部成圆装置200移动到歧管装置60内的导向孔51的下面位置，从而该绳22的自由端24可以进入与端部成圆装置200的接触(图14和15)。歧管装置60将端部成圆装置200支撑在该歧管装置底部66内的T形槽(未示出)中，这样允许该端部成圆装置200沿着歧管装置底部66移动。
端部成圆装置在图9、9A和10中详细示出的端部成圆装置200具有相对较低的外形，并且相对较轻和紧凑，从而允许该端部成圆装置能够容易地横向移动进入以及脱开与细丝的自由端的接合。因为能够以这种方式容易地移动该端部成圆装置，所以在整个簇丝过程中细丝仅仅需要轴向前进，并不需要将其输送到它们轴向运动的平面之外以便与端部成圆装置接合。通常，该端部成圆装置在高度上小于2英寸(图10中的尺寸H)，最好小于1.5英寸，并且重量小于5磅。
该端部成圆装置也具有连续变化的椭圆磨削路线，如下所述，它允许该端部成圆装置的砂面从各侧开始磨削个别细丝的自由端24，从而带来均匀的、高质量的端部成圆，而不会损害个别的细丝。
端部成圆装置200包括砂轮202，其固定到穿过行星齿轮支架210伸出的行星齿轮204A上。第二行星齿轮204B也穿过该行星齿轮支架210伸出，以便使该系统平衡。行星齿轮204A、204B与固定在行星齿轮支架下面的固定内齿轮208啮合，如下所述，这将引起该行星齿轮随着行星齿轮支架的旋转而旋转。
通过空气来驱动该行星齿轮支架210的旋转，并且由于该行星齿轮与固定内齿轮208的啮合，该行星齿轮支架的旋转会驱动行星齿轮204A的旋转。这样，砂轮202完全由空气驱动，有助于端部成圆装置的低型化和尺寸紧凑。
该行星齿轮支架210是驱动端部成圆装置的涡轮。通过气流作用在绕着该行星齿轮支架的圆周间隔布置的叶片300上(图9A)，使该行星齿轮支架210绕着其轴线旋转(图9中的箭头A)。叶片300构造成能够允许压缩空气有效且高转速地旋转驱动行星齿轮支架210，例如至少5000rpm，更好的为至少10000rpm。该行星齿轮支架210放在径向/推力轴承214内，该轴承包括空气支管216，以便使压缩空气通过开口304释放到行星齿轮支架210(图9A)。
如上所述，当行星齿轮支架210旋转时，行星齿轮204A和204B与固定内齿圈208啮合。把固定内齿圈208压配合装入该径向/推力轴承214内，从而当其与行星齿轮啮合时它不再运动。结果，这种啮合引起行星齿轮204A、204B绕着它们的轴线沿着与行星齿轮支架210的旋转方向相反的方向(图9的箭头B)旋转。固定内齿圈208和行星齿轮204A、204B一起限定行星驱动机构206，其沿着下述的偏移椭圆轨道驱动砂轮202。
因为行星齿轮支架210用作驱动机构和空气轴承(代替在电机驱动的端部成圆装置中需要的球轴承)，该端部成圆装置200需要相对较少的部件，从而更加有助于其低型化和设计紧凑。此外，作为润滑剂的空气的使用允许如上所述非常高的转速，而不需要可能玷污细丝的液体润滑剂。另外，行星齿轮支架210提供在砂轮202和行星驱动机构206之间的屏障，从而防止任何可能引起齿轮过早磨损的磨屑损伤行星驱动机构，。
端部成圆细丝的自由端的优选方法是从各个侧面开始磨削细丝。然而，如果在行星齿轮204上的齿数正好为固定内齿圈208齿数的一半，那么当该行星齿轮支架旋转时，在该行星齿轮的节圆C上的任一点将描绘出一条直线，这条线就是固定内齿圈208的直径。该行星支架210的每一转将沿着相同的直线连续地移动在该节圆上的同一点。这就是公知的卡登运动(Cardanic Motion)。这条直线只从两侧开始逼近细丝。然而，通过把固定内齿圈208和行星齿轮204的齿数比设定为稍微大于2∶1，通常使用几个齿，使该直线的路线稍微偏移。按照该齿数比，当转动行星齿轮支架210时，在行星齿轮204的节圆C(图9)上的任一点将随着行星齿轮204的每一转而描绘出略微改变方向的直线。在砂轮上一点的偏移直线允许该砂轮从各个侧面开始磨削细丝的自由端，导致均匀的端部磨削。
如果砂轮202这样装在行星齿轮204上，即砂轮的中心位于节圆C上，那么该砂轮在其行程结束时瞬间暂停，并且倾向于沿着几乎相同的路线即上述的偏移直线反向。这通常会导致在“向里”行程期间由砂轮202以悬臂的方式使正在被砂磨的细丝弯曲，并且当砂轮202反向时可以使细丝扭出平面之外。这样的动作可以损害细丝和/或不能产生很好成圆的端部24。因此，优选这样安装砂轮202，即砂轮的中心固定到节圆C里面的一点上，从而该砂轮202将描绘出椭圆而非直线。当砂轮202接近最远点时，它开始转动细丝，逐渐而非突然地获得或多或少的相反弯曲。如上所述，该描绘出的线条方向的略微变化将改变该椭圆长径的方向，从而导致砂轮的整个椭圆路线的方向的连续改变。将允许从各侧逼近细丝的偏移直线和防止细丝以悬臂的方式弯曲的椭圆路线接合起来，可以提供很好成圆的细丝。
显然，砂轮202也可以这样安装，即其中心点位于节圆之外，这也将允许获得椭圆路线。另外，应理解只有在砂轮上的某些点描绘出偏移的椭圆路线。该砂轮上所有的其他点描绘出变化的椭圆图案，一小批简化成直线，一小批将描绘出圆。然而，大部分将描绘出某些形状的椭圆图案，并且可以使用上述装置很好地进行细丝的端部成圆。
进给过程参考图4-5，绳22从卷轴26进给到簇生机20。通过导向孔50(见图6A)和51使绳22穿过进给装置30和歧管装置60，导向孔50和51通常将绳22保持在朝向模压条28的轨道上。
在最初的穿线过程中，将绳22送入簇生机20中，到达刚好在歧管装置底部66之上的一点。参考图3A-3B，由与固定夹紧装置59共同作用的进给装置30使绳22前进通过簇生机20。下面描述从绳22刚好位于歧管装置底部66之上开始的顺序，将进给装置30向左偏压以便夹紧所有的绳22(图3A的步骤120)。移动端部成圆装置200到达歧管装置60的导向孔51之下的位置(图14)(图3A中的步骤122)。使进给装置30前进，以便使绳22的自由端24与端部成圆装置200的砂轮202接触(图15)(图3A的步骤124)，并且使固定夹紧装置59偏移以夹住所有的绳22。一旦绳22的自由端24已经被充分地成圆，那么就使固定夹紧装置59偏移以便松开所有的绳22，进给装置30将绳22从砂轮202退回到刚好位于歧管装置底部66上的一点，并且该端部成圆机200移动返回到原始位置(图3A的步骤126)。模压条28向上移动与歧管装置底部66相接合(图3A的步骤127)。
进给装置30的活塞34继续偏移以夹住所有穿过的绳22(如图7A-7C所示，向左偏移)，并且固定夹紧装置59偏移以允许绳22自由移动。向下移动进给装置30，使绳22朝向模压条28前进(图16)(图3A中的步骤128)。移动距离D1对应于刚好位于歧管装置底部66之上的一点到达模压条22的更浅的盲孔82、84的底部78的距离，其对应于较短的簇12(图1)，从而使绳22的自由端24前进到达在模压条28的这些较浅盲孔82、84的底部78(图17A)。
然后，沿着相反的方向偏移固定夹紧装置59的活塞64以夹住所有的绳22，并且进给装置30的活塞34偏移到中心(图6A-C)以松开所有的绳22(图3A的步骤130)。然后沿着绳22向后移动进给装置一端距离，该距离等于最终产品的较短的硬毛12和较长的簇14(图1)之间的长度差，即图17A的距离D2(图3A的步骤132)。当进给装置30向上移动时，通过在进给装置30和绳22之间的摩擦作用，该固定夹紧装置59防止绳22拉出模压条28。
接下来向右偏压进给装置30的活塞34，以便有选择地夹住在最终产品中作为较长硬毛14(图1)的绳22(如图8A-C所示)，并且偏移该固定夹紧装置59以夹住已经前进到较浅孔底部的绳22(图3A的步骤134)。然后该进给装置30向下移动距离D2，从而使剩余的绳22前进到在模压条28中更深的盲孔86的底部79(图17B)(图3A的步骤136)。
然后，该固定夹紧装置59夹住所有的绳22，并且进给装置30松开所有的绳22(图3A的步骤138)。然后，该进给装置30向上移动大约0.10英寸(图3B的步骤140)。之后该进给装置30夹住所有的绳22，并且固定夹紧装置59松开所有的绳22(图3B的步骤142)。该进给装置30和模压条28同时向下移动大约0.10英寸(图3B的步骤144)。
然后，该固定夹紧装置59偏移以夹住所有的绳22，并且用刀片70从绳22上切割硬毛，下面将详细描述(图3B的步骤146)。刀片70将绳22切割成与歧管装置的底部齐平。接下来，使进给装置30的活塞34偏移以松开所有的绳22(图7A-C)，并且该固定夹紧装置59偏移以夹住所有的绳22。进给装置30沿着绳22向上移动，以便提供给进给装置30大约1/2英寸的松弛量，从而在下一循环中输送该绳22(图14)(图3B中的步骤148)。如果模压条28没有完全填满(图3B的步骤150)，那么就要使模压条28前进，以允许一个新的、空的部分部分对准歧管装置60的导向孔50(图3B的步骤152)，并且重复上述的过程。如果该模压条完全填满硬毛，那么就取出模压条28，并且将一个新的模压条插入到簇生机20中(图3B的步骤150)。
应理解，当如图4所示使用两个进给装置且这两个进给装置通常同时执行这些步骤时，对于两个进给装置30来讲，上述的这些步骤是相同的。还有，仅仅需要唯一一个固定夹紧装置59与两个进给装置30配合。
把细丝切割到硬毛长度参考图18-20，绳22穿出在歧管装置60中的导向孔51进入模压条28。刀片70可移动地装在歧管装置底部66上，并且能够从与穿出歧管装置60内的导向孔51的绳22脱开接合的位置移动到与绳22接合的位置。
用刀片70从绳22上切割簇12、14。模压条28和进给装置30同时向下移动大约0.10英寸，以允许刀片70在模压条28和歧管装置底部66之间自由地通过，也允许在模压条28中最终的簇突出到模压条28的顶面76之上。固定夹紧装置59偏移以夹住所有的绳22。刀片70接合，将绳22切割成与歧管装置底部66齐平，然后脱开接合，以允许转换模压条28的位置记号并且插入新绳22。当围绕从模压条28上突出的端部而注射模压牙刷手柄18时，这些突出的端部就锚固进入牙刷10中。在模压条28中的自由端24变成在制成的牙刷10中的硬毛的工作端(图1)。
重复簇丝过程如上所述，在簇12、14、16已经切割到长度之后，转换模压条28的位置以便使模压条28中空的部分与歧管装置60中的导向孔51对准。继续上述过程，直到所有模压条28的部分已经填满硬毛。然后，从簇生机20中取出模压条28并且用新的模压条28来代替。
然后，可以把填满的模压条28传送到另一填充站，以接受更多的硬毛(图3B的步骤154)，例如在图21中所示的斜簇16。一旦模压条被完全填满，那么就将模压条28传送到注射模压机(图3B的步骤156)，在此如图22所示，它限定部分的模压腔80。在到达注射模压机之前，通过加热步骤可以使这些簇熔合在一起，这样也制造了一个在硬毛的端部上形成的锚固件，就像在本领域中公知的那样。将树脂注射进入模压腔80内，并且围绕伸进模压腔80内的簇12、14、16的部分形成手柄18，将硬毛牢固地锚固在手柄18(图23)(图3B的步骤158)。然后将制成的牙刷10送到包装站(图3B的步骤160)。
张紧装置参考图24A和24B，在卷轴26和簇生机20之间可能发生一个问题。因为绳22以不同的长度前进，所以在卷轴26和簇生机20之间的松弛量在一根绳22和下一根绳之间可以变化，并且随着簇生机20的每一循环，这种变化将增加。最后，该松弛量将使在绳22中的绳圈88(图24A)向面外移动并且自己扭转(图28B)，最终引起钩破或者断裂。使每一根绳22穿过单独的张紧装置通常是昂贵的，并且难于穿过去。另外，就补偿增加的变化长度来讲，单独的张紧装置也存在问题。
为了提供一致的张紧，本发明使用如图25中所示的张紧装置90。通过导向孔96和96A把绳22穿在两个平行板件92和94之间。导向孔96和96A通常基本上共线。这两个平行板件92、94最好由例如玻璃或者聚碳酸酯的透明材料制造，以允许操作者观察在张紧装置90内的绳22。平行板件92、94这样间隔开，即允许绳22朝向簇生机20移动，同时减小这些绳向面外移动并且自己翻转的趋势。通常，两块板件的间隔为大约2mm到大约5mm。
侧壁98和98A连接这两块平行板件92、94，并且能够在该平行板件的整个高度上延伸，如图25所示，或者在平行板件92、94的一部分高度上延伸。侧壁98和98A通常是橡胶衬垫，它们将平行板件92、94隔开且连接在一起。导向孔96、96A是在侧壁98、98A中的孔，它们通常位于接近平行板件92、94顶部的地方。
顶壁99和底壁99A也将平行板件连接起来。顶壁99和底壁99A可以与平行板件92、94一样长，如图25所示，或者是该长度的一部分。顶壁99和底壁99A通常是橡胶衬垫，它们与平行板件92、94隔开且连接在一起。底壁99具有例如压缩空气或者水的流体95通过的一个或者一系列的开口。流体95将通过绳22，将张力保持在每一根单独的绳22上，而与绳的长度无关。然后流体95流过在底壁99A中的开口(未示出)，或者如果底壁的长度小于平行板件92、94的总长度，那么流体将通过在底壁99A周围的开口。通常，流体将沿着基本垂直于在导向孔96和96A之间的引线的方向流动，最好在垂直线的±5度内。
该张紧装置90是一种保持在每一根绳22上的张力且防止暗中障碍的简单有效的方法。如果水用作流体95，那么该张紧装置也可以发挥韧化细丝的作用，如果在制造过程中它们还没有被韧化，例如直接从喷丝头或者挤压机输送细丝，而不是从卷轴。
其他的实施形式包括在后面的权利要求书中。例如，本发明的方法和装置也适于形成其他种类的刷子，而不光是牙刷。此外，当把该端部成圆装置描述成被气体驱动时，可以使用任意形式的压缩气体。还有，上述的装置适合单独使用，而不依靠加工机械。因此，其他的实施形式包括在后面的权利要求书中。
权利要求
1.一种端部成圆硬毛的装置，其包括砂轮和用于该砂轮的气动支撑件。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于该气动支撑件包括涡轮。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于该气动支撑件还包括通过涡轮的旋转驱动的行星驱动机构。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于该行星驱动机构包括可旋转地装在涡轮上的行星齿轮和与该行星齿轮啮合的齿圈，该齿圈安装成当涡轮旋转时其保持固定不动。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于该装置的高度小于2英寸左右。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于该装置的重量小于5磅左右。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于该行星驱动机构构造成能够沿着椭圆的路线移动砂轮。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于该行星驱动机构构造成能够改变该椭圆路线的方向。
9.如权利要求4所述的装置，其特征在于该齿圈和行星齿轮的齿数比为2∶1左右。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于该齿圈和行星齿轮的齿数比略微大于2∶1。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于该气动支撑件构造成能够以高达每分钟5000转的速度旋转。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于该气动支撑件构造成能够以高达每分钟10000转的速度旋转。
13.如权利要求4所述的装置，其特征在于该砂轮安装在气动支撑件上，使得该砂轮的中心不在由该行星齿轮限定的节圆上。
14.一种端部成圆硬毛的装置，其包括砂轮和行星驱动机构，该行星驱动机构构造成能够沿着椭圆的路线移动该砂轮。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于该行星驱动机构包括行星支架；安装到该行星支架上的行星齿轮；以及固定齿圈，其中该行星齿轮与固定齿圈啮合，并且该行星支架驱动该行星齿轮。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于该固定齿圈和行星齿轮的齿数比略微大于2∶1。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于该砂轮安装在该行星齿轮上。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于该砂轮没有安装在该行星齿轮的节圆上。
19.如权利要求15所述的装置，其特征在于该行星支架是气动的。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于该行星支架是涡轮。
21.如权利要求14所述的装置，其特征在于该装置构造成能够在砂轮的旋转过程中改变该椭圆路线的方向。
22.一种端部成圆硬毛的方法，它包括使硬毛的末端和带有砂轮的端部成圆装置接触，将该端部成圆装置构造成能够沿着椭圆的路线移动该砂轮。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于该端部成圆装置包括行星驱动机构。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于该行星驱动机构是气动的。
25.一种端部成圆硬毛的方法，它包括使硬毛的末端和端部成圆装置接触，该端部成圆装置包括砂轮和用于该砂轮的气动支撑件。
全文摘要
本发明提供用来端部成圆用在刷子上的细丝的方法和装置。该装置包括气动的行星齿轮系统，其通过从各个侧面逼近该细丝的变化的椭圆路线来旋转驱动砂轮(202)。
文档编号B24B19/00GK1511002SQ02810409
公开日2004年7月7日 申请日期2002年5月17日 优先权日2001年5月23日
发明者威廉·马瑟韦, 威廉 马瑟韦 申请人:吉莱特公司