专利名称：利用激光器形成具有用于模制钩环紧固元件的型腔的模具的方法以及钩环紧固系统的钩 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及与基底成整体并且具体应用于接触紧固的紧固元件等产品的模制零件。
背景技术：
用于钩-环接触紧固的钩元件以及其它产品可通过Fischer的美国专利4,794,028的机械和方法有效地生产。在大规模生产中，模具辊由大量的绕着中心圆柱同心地叠加的薄圆盘形模具环(有时称作模板)和间隔环所形成。
不连续的产品也和沿着基底表面延伸的紧固元件一起通过应用由一列模具型腔限定的作为模具一部分的一系列叠层式模板所注射模制形成。
在模具环和模板的周边上是用于模制钩元件的型腔。在现有的制造机械中，模具环的每个型腔通过金属丝放电加工(EDM)每次一个地形成。在金属丝放电加工过程中，当金属丝沿着特定路径移动时，金属丝和板之间的放电从板上移除材料从而切割出一个贯穿模板的外形。可切割出的最小半径由EDM线的半径所决定。
熔融树脂被推入模具型腔中，这易于升高模具环的温度。在Fischer方法的实践中，一种流体冷却剂在环所装配的圆柱中的冷却通道中循环以从环上去除热。用这种方式可将模具型腔保持为适当的温度以致产品足够地固化以使得其可以连续地取出，通常不打开模具型腔。
发明内容
一方面，本发明提供了一种形成一个具有多个型腔的模具的方法，该型腔用于模制可与环啮合的钩形紧固元件。该方法包括支撑一个具有一个限定一平面的外表面的第一板，沿着预定的曲线轮廓操作激光器的材料切割能束以在第一板的外表面里切割出一个型腔，该预定的曲线轮廓通常为钩形，该型腔由从该外表面延伸入第一板的一个壁所限定；在一系列后续动作中，重复地相对于激光器标引第一板以将材料切割能束导向至第一板上更深的位置并且重复相对于第一板操作激光器的材料切割能束的步骤以形成了一系列型腔，每个型腔都具有钩形轮廓；和邻近第一板的外表面布置一个第二板，第二板为第一板的每个型腔提供了一个侧壁表面，第一板和第二板一起形成了一个具有用于模制可与环啮合的钩形紧固元件的型腔的模具。
本发明这方面的变型可包括一个或多个下述特征。操作激光器的材料切割能束以切割出型腔的步骤包括相对于由第一板的上表面所限定的平面成一个锐角地定位材料切割能束以形成至少一部分相对于该平面以相应的锐角限定该型腔的壁。操作激光器的材料切割能束以切割出型腔的步骤包括只是部分地切割过第一板，第一板的剩余部分相对于由第二板所形成的侧面提供了该型腔的第二侧面。该方法还包括一个在第二板上形成一系列型腔的步骤，第二板的型腔相对于第一板的型腔成镜像，将第二板邻近于第一板的外表面定位的步骤包括将第一板的型腔与第二板的型腔对准以形成一系列钩形型腔，每个钩形型腔具有一个由第二板的剩余部分所形成的侧面以及一个由第一板的剩余部分所形成的相对侧面。第二板具有相对的平表面，该方法还包括一个形成一系列从相对平表面之一延伸入第二板的型腔，将第二板邻近第一板的外表面定位的步骤包括将第二板的相对平表面之一的未凹部分与第一板的每个型腔对准，第二板为第一板的每个型腔提供了一个平侧壁。操作激光器的材料切割能束以切割出一个型腔的步骤包括完全贯穿地切割第一板，该型腔的壁从第一板的外表面向第一板的相对外表面延伸，该方法还包括一个将第三板邻近于第一板的相对外表面定位的步骤，第二板和第三板限定了每个型腔的相对侧表面。该一系列模具型腔布置于一个圆形周边上以限定一个模具环。
在另一方面，本发明提供了一种形成一个模板的方法，该模板用于形成钩形成模具型腔的相邻模具型腔的至少一部分，该模板用于与另外的模板装配在一起从而形成一个模制装置，该模制装置用于模制一个具有从基底伸出的与环啮合的钩紧固元件的紧固件。该方法包括支撑一个金属板以暴露金属板的平状外表面；沿着预定路径可控地导向激光器的金属切割能束以切割金属板从而形成模板，该预定路径要求金属切割能束完全贯穿地切割过一部分的金属板以限定模板的周边边缘表面，该模板用于模制紧固件基底的一部分，该预定路径还要求金属切割能束以预定的间隔切割入金属板的平状上表面以在模板中限定一系列型腔，该模板用于形成紧固件的可与环啮合的钩紧固元件，每个型腔由一个从平状上表面延伸入模板并且从周边边缘表面延伸入模板的壁所限定。
本发明这方面的变型可包括一个或多个下述特征。金属切割能束被可控地导向以切割金属板以使得该一系列型腔中每个型腔的至少一部分壁相对于平状外表面形成一个锐角。金属切割能束被可控地导向以切割金属板以使得该一系列型腔中的每个型腔由一个从平状外表面完全地延伸至金属板的相对外表面的壁所限定。
在另一方面，本发明提供了一种形成一个紧固件的方法，该紧固件具有多个从基底伸出的与环啮合的紧固元件。该方法包括(a)提供一个具有一平状表面的金属板；(b)用激光器的能束切割金属板以形成一个具有一周边边缘表面的模具环，该能束沿着一个曲线路径以预定的方式加工以在模具环中形成一系列型腔，该系列型腔中的每一个都具有一个由能束形成壁，该壁从模具环的周边边缘表面和平状表面向内延伸；(c)重复步骤(a)和(b)以形成多个模具环；(d)将多个模具环层叠地装配以提供一个具有暴露的外表面的模制装置，其包括每个模具环的周边边缘表面和由此向内延伸的一系列型腔；(e)将熔融的热塑性树脂引至模制装置的暴露外表面上以及引入一系列型腔中，该周边边缘表面使热塑性树脂成形以形成紧固件基底的一个表面，该一系列型腔使热塑性树脂成形以形成该紧固件的从基底伸出的多个环啮合元件；和(f)在至少部分凝固的状态下，将热塑性树脂从模制装置中移除，从而提供紧固件。
本发明这方面的变型可包括一个或多个下述特征。装配模板的步骤还包括，邻近于该模制装置的层叠状模具环提供另外的平板，另外的平板形成了该紧固元件的多个环啮合元件的至少一个侧面。至少一个模具环具有激光切割的型腔，该型腔与另一个模具环的型腔成镜像，这个和另一个模具环在模制装置中彼此邻近地装配以致它们相应的型腔相配合从而当其充满热塑性树脂时形成环啮合元件的相对侧。用来自激光器的能束切割金属板的步骤还包括可控地导向激光器的能束以切割该金属板从而在模具环中限定一个对准孔。层叠地装配模具环从而提供模制装置的步骤还包括提供一个限定了一个圆形对准表面的对准壳体，以及至少一个对准杆；和将层叠的环以每个环在其外圆周表面上由对准表面所支撑的方式进行布置，该对准杆延伸穿过每个模具环中的对准孔。
在另一个方面，本发明提供了一种对准多个圆盘状薄模具环以形成一个模具辊的方法，每个模具环具有一系列对准孔和一个外圆周表面。该方法包括提供一个限定了一个圆形对准表面的对准壳体，以及至少一个对准杆；将环层叠在一起以形成一个叠层，每个环在其外圆周表面上由对准表面所支撑，并且对准杆延伸穿过每个环中的对准孔；轴向地压缩环的叠层以保持由圆形对准表面所提供的径向对准；和从对准壳体中移除对准的环的叠层。
本发明这个方面的变型可包括一个或多个下述特征。模板为圆形并且其形成步骤包括激光切割该模板的外边缘。层叠的步骤包括将该圆形模板轴向层叠以形成一个模具辊。
在另一个方面，本发明提供了一种用于钩一环紧固系统的钩制品，该钩制品包括多个从一个共同的片层形基底伸出的钩。每个钩具有茎部和弯曲部分。茎部与片层形基底整体地模制并由该片层形基底向远端延伸，并具有一个平侧面。弯曲部分从茎部的远端延伸从而在悬垂方向上悬垂该片层形基底。弯曲部分具有一个与茎部的平侧面共面的平侧面，以及一个从弯曲部分的平侧面上端区域向上延伸至一个顶点的上表面。
优选地，上表面相对于基底成一个至少为30度的角度在弯曲部分的最上区域上延伸。
优选地，弯曲部分的平侧面在其最上区域上具有宽度“t”，其至少为该钩整个宽度的50％。
有时，弯曲部分还包括一个相对侧面，顶点位于弯曲部分的一个侧面上。
在一些实施例中，弯曲部分还包括一个从弯曲部分的第二侧面向顶点延伸的第二上表面，该顶点可位于弯曲部分的第一侧面和第二侧面之间。
在一些例子中，弯曲部分还具有一个第一下表面，第一下表面在穿过弯曲部分的下表面最上区域且垂直于基底和第一侧面所截取的横截面中从弯曲部分的第一侧面向下延伸。有时，弯曲部分还具有一个第二下表面，第二下表面在相同的横截面中从弯曲部分的第二侧面向下延伸以横切第一下表面。
优选地，该上表面相对于基底成一个至少为30度的角度在弯曲部分的最上区域上延伸。
优选地，弯曲部分的平侧面在弯曲部分的最上区域上具有宽度“t”，其至少为该钩整个宽度的50％。
本发明提供一种优选的钩制品并且在这种制品的紧固元件和钩的设计和制造上提供了优点，通过在选择和制造形成紧固元件的型腔形状上的很大设计灵活性。这种设计灵活性允许制造特别地很适于其应用需要的紧固元件，因为这种紧固元件的基底、茎部以及啮合头或钩可具体地设计以得到所希望的强度和/或啮合性能要求，例如那些置于低处的非纺织配合环料。
通过给各种构成制造紧固元件的模制装置的零件的装配和构造上提供更大的精确度和准确度，本发明还提供了在紧固元件制造上的优点。这些构造和装配进步提供了在紧固制品的制造中所获得的效率和可靠性。
本发明的一个或多个实施例的细节在附图和下述说明中进行阐明。从说明、附图和权利要求中，本发明的其它特征、目标和优点将会很明显。
图1是应用了模具辊的模制系统的示意图；
图2是根据本发明的模具辊的剖面图；图3是沿着图2中3-3线所截取的放大横截面视图；图4是沿着图3中4-4线所截取的放大横截面视图；图4A至C是由图2中模具辊的一个型腔所形成的一个钩零件的优选实施例的放大视图；图5A至5D示出了模具环加工的优选方法；图6示出了用于对准和装配模具辊的方法；图6A是一个具有尖锐末端的模制紧固元件的侧视图；图6B是图6A的模制紧固元件的正视图；图6C是图6A中区域200的局部放大视图；图7A是一个凹模面的透视图；图7B是激光加工图7A的模面的侧面横截面视图；图8A是形成一个模具型腔的相邻模板的侧视图，该模具型腔具有一弧形模面和一相对的板侧面；图8B是形成一个模具型腔的模板的侧视图，该模具型腔具有两相对的、弧形模面；和图9是一注射模型的透视图，其图形地示出了一模具型腔的朝向；图10是由根据图5C和5D所示技术制造的模具环所形成的钩紧固元件的侧视图；图10A是图10的钩紧固元件的正视图；图10B-10E是沿着图10中相应线所截取的横截面视图；图11、11A、11B、12、12A和12B是钩紧固元件的可选实施例的透视图；图13是沿着图11中线13-13所截取的横截面视图；图14是沿着图12中线14-14所截取的横截面视图；各个附图中相同的标号表示相同的元件。
具体实施例方式
图1-4示出了用于连续模制合成树脂以生产出与基底成整体的零件的设备，该设备尤其应用于接触紧固等紧固元件的制造。
图1示出了一种利用模具辊的生产用于接触紧固件制品的钩元件的模制系统。所示过程和基本机械与美国专利4,775,310、4,794,028和4,872,243中所描述的Fischer技术相一致。
模具辊1绕着其周边具有小型的钩形模具型腔以在挤压的带形接触紧固制品4上形成钩状突起。模具辊1包括很多层叠地夹持在一起的环形薄模具环，例如0.006至0.020英寸厚。热软化的合成树脂5在压力之下被迫进入型腔中。在一个连续过程中，钩形突起在模具型腔中至少部分地固化，并且随后，在制品被冷却至该突起已充分固化以使得可以完整地从模具型腔中拉出之后，在区域8中将其从型腔中拉出，同时保持与制品的基底成整体。通过让制品绕过空转辊44，突起从模具辊1中拉出，并且由此到达卷取组件50。
在本发明中，模具辊1的各个模具环9排列成行并且绕着公轴15轴向地层叠。环9在轴向压缩力之下由一排延伸穿过该叠环的对准孔的连接杆16夹持在一起，平行于轴15并且由每端的螺母17所张紧。
一排多个冷却剂通道22在模具环9的周边附近穿过模具辊1以改进模具辊周边上模具型腔的冷却。在一个构造中，冷却液通过轴15中的环形进口60被泵送入模具辊，并穿过进口歧管26的轴孔62和通道64。从该进口歧管，冷却剂沿着冷却通道22穿过该模具辊到达模具辊另一端的出口歧管25，该出口歧管也具有一个导向冷却剂通过轴15中的轴孔65和返回通道66从而达到出口68的通道64。
参考图3，模具辊1周边附近的模具型腔2被成形为形成与基底成整体的紧固元件。这些模具型腔2形成高度约为0.005至0.100英寸、宽度约为0.05至0.100英寸的零件。为了改进冷却，冷却剂孔21非常靠近模具型腔2，其距离例如在0.2英寸范围内。在该图中也能看到，位于连接杆16和穿过模具辊的相关孔71的壁之间有一间隙70。该间隙能够改进模具环的对准，如下文所述。
如图4所示，在某些条件下，模具型腔2形成为没有延伸贯穿模具环9的整个厚度。具有这样形成的模具型腔，模具环9彼此直接相靠地层叠在一起，一个环(例如环9a)的开口面18靠着下一个环(例如环9b)的闭合面19，环9b形成了环9a中模具型腔的一个侧面。
将模具型腔2形成为使得其没有延伸贯穿模具环9厚度的一个优点是，它们可用于形成具有至少一个由凹面20所形成的曲侧面的零件。所得到钩的锥形和凸状属性，如图4A至4C所示，有助于钩穿入诸如由非纺织织物制成的薄环。对于紧凑组的极小钩的情况，模具环上用作各组钩之间隔离物的部分72增加了环的厚度并得使其在制造和装配中更容易处理。
在其它实施例(未示出)中，模具型腔延伸贯穿模具环的厚度。在这些构造中，没有模具型腔的隔离环在模具环之间层叠以封闭在模具环中另外限定的模具型腔。在另一个实施例中，模具型腔在一些模具环的两侧面上形成，环两侧面上的模具型腔系列圆周地偏移以避免配合环上模具型腔之间的干扰。在又一个优选实施例中，通过将两个或多个模具环的型腔部分准确地对准以形成一单个模具型腔，从而形成一个给定零件的模具型腔。
参考图5A，在某些优选实施例中，光化学(PC)蚀刻工艺用于形成模具型腔2，2`、冷却剂通道22以及其它零件，例如用于在模具辊1的装配中对准各个相邻模具环9的对准零件(未示出)。在所示实施例中，模具型腔2没有延伸贯穿模具环9的厚度，而模具型腔2`则延伸贯穿了模具环9的厚度。在环的制造工艺中，将一种抗蚀刻的光阻材料131固定于适当厚度的模具环材料片层82的表面上并且随后通过利用掩模(未示出)暴露于紫外光线之下而显影，该掩模被切割以产生所需的最终表面构造，优选地包括模具环的最终内和外径。当显影的材料131被移除时，掩模下面区域中未显影的光阻材料仍然固定于片层上。随后将蚀刻液32喷射到片层的表面上，对没有被抗蚀刻材料131所覆盖的区域进行蚀刻。蚀刻工序完成时，将材料131从最终的模具环9上移除。由于PC蚀刻工艺的自然结果，在模具型腔的底部，蚀刻速度会变慢，从而在模具型腔2的底部上形成一个凹面20，以及在一些布置中有用的底切(未示出)，这部分归因于蚀刻液的稀释。
在其它优选实施例中，尤其是那些涉及大钩元件和其它零件的实施例，模具型腔是用PC技术通过从一侧或者两侧蚀刻贯穿片层厚度而形成，例如图5A所示的模具型腔2`。
PC工艺的一个优点是，模具环9上包括内和外径的所有零件、冷却液孔21和模具型腔2，2`可以利用根据应用于例如半导体工业的普通光刻技术中精确定位的掩模，有利地同时或以恰当的顺序制造。在一些情况下，例如，模具环料片层的一侧被适当地屏蔽以将所有的零件蚀刻至模具型腔2的深度，并且片层的另一侧由一保持对准的系统所屏蔽以完成将内和外径以及冷却剂孔21蚀刻贯穿模具环9的厚度。
参考图5B，在其它实施例中应用一种激光加工技术从而由环料片层33制造出模具环9。利用激光加工工艺，切割贯穿片层33厚度的钩外形易于形成，并且可以有利地比以前使用的金属丝EDM方法所形成的产品尺寸更小。例如，能形成长短为0.005至0.008英寸并且具有0.001或0.002英寸的适当小半径的钩元件。为了通过激光加工工艺生产模具环，适当厚度的片层33固定为出现于激光头34处。激光头34的能束35根据计划的图样从片层33上移除材料，从而制造出最终的模具环。激光头34通常装配在可移动的基底上，以使得可以按需控制激光头的移动从而形成最终环的构造。也可以应用一个载有片层33的工作台的横向X-Y移动。由能束35在片层33上的作用而产生的槽的深度是能束35的强度、片层33的材料特性以及激光头34或片层33移动速度的函数。改变这些参数可以得到所需深度的模具型腔，而且还切割贯穿片层的整个厚度以形成冷却剂孔21、连接杆的孔71以及环的内和外径。在不需要切割贯穿的情况，保持对激光能淀积特别精密的控制以限制环料的汽化从而制造出例如如图4A、4B和4C所示的普通型腔形状。
在另一实施例中，如图5C所示，激光头234由一关节式臂杆操纵，该关节式臂杆提供了切割激光束231相对于片层236的一个五轴(X、Y、Z、A1、A2)方向的移动。激光头234的移动由可编程计算机(未示出)所控制，其将该激光头相对于片层236定位以使得发出的激光束231让部分片层236可控地汽化从而制造出，例如，模具环238。在一个可选的实施例中，激光头234保持不动而片层236固定于操作台237上，操作台237提供了片层236相对于激光头234的五轴(X`、Y`、Z`、A1`、A2`)移动。在又一个实施例中，激光头234和片层固定台237都可操纵以便它们一起提供了片层236相对于激光头234绕着五轴朝向的相对移动。
激光头234相对于片层236的可编程控制的联接允许在由发出的激光束231所形成的钩形成型腔240的形状选择上很大的设计灵活性。尤其，激光束231相对于片层236的角度可操纵以形成例如周边边缘、冷却剂通道、环对准的孔或零件等模具环零件和/或具有壁的钩形成型腔，该壁与由环片层料236的外侧表面242所限定的平面成角度。另外，如图5D所示，任何这样角度的大小都可以沿着模具环料236的汽化路径而变化。例如，模具环238具有一个与侧面242成大致直角α1的周边边缘面244，而型腔246具有一个与侧面242成尖锐的型腔壁角α2的钩基底底形成部分248以及一个与侧面242成更尖锐的壁角α3的钩尖端形成部分249。具有可变角度壁的钩形成型腔提供了有利的钩形状，如图10至12所示以及下文中进一步所述。
参看图6，根据本发明的模具辊的结构允许一种改进的利用一个径向对准壳体36和一个或多个定向杆37的模具环对准方法。优选地，环顺序地绕着轴15层叠，该轴通过进口和出口歧管(即25)或其它方式与壳体36同心地对准。在环9层叠时，连接杆16(或其它贯穿孔71的对准杆)将孔71对准，同时也将每个环中的冷却剂孔21对准从而形成装配辊的冷却通道。在一个用于基底厚度非常一致的紧固制品的制造中的模具辊的装配中特别有用的是，壳体36的内表面37与环的外表面对准，以使得装配辊具有完全圆柱形的周边，从而在模制紧固制品中获得均匀的基底厚度。另外，层叠的环与轴15同心地对准。连接杆16和孔71的内边缘之间的间隙(70，图4)使得每个环可通过壳体36的表面37径向对准，并且没有连接杆16的径向限制。在将环9层叠之后，将其它歧管设置在适当的位置并且叠层38被压缩并从对准壳体36中移走。
在一个可选实施例(未示出)中，环与一个可膨胀的中心轴对准。
在基本上应用Fischer工艺的造型机中，不同于如图1所示的系统可将加压热软化或熔融的合成树脂在充满模具型腔并形成一个与该型腔中模制的零件成整体的基层之下引至模具辊的表面。例如，一台挤出机可从如图1所示位置移动至更接近辊并且该挤出机的喷嘴能限制树脂以使得在压力作用下其直接作用于模具辊上，充满该型腔并形成所需厚度的基层。在这样的构造中，本发明的模具辊的结构可优选地硬化并将辊对准以提高基层厚度的连续性，使得可以生产更薄的基层以及更宽的产品。
图6A和6B所示是一个由图5B所示激光加工工艺所制造的、与模板一起形成的良好、尖锐尖端的紧固元件。具有半径R(图6C)约为0.001英寸或更小(优选地只是约为0.0005英寸)的尖端的元件可通过激光加工工艺获得。通过尖锐尖端的紧固元件具有贯穿入啮合环材料的环的能力，从而提供了某些优点。尖锐尖端使得其可以在环状紧固件的啮合环和环以外部分之间穿过。通过提高钩紧固件的各个钩的环啮合可能性可以增大一系列钩的啮合比例，也就是，任何给定时刻与环啮合的那系列钩的总体百分比例。较高的啮合比例一般会产生更好的紧固性能。
如图7A所示，激光加工工艺使得模面20可以在不贯穿模板9整个厚度的条件下形成。
模面不贯穿模板而形成的优点是它们可用于形成具有至少一个凸面的紧固元件，该凸面有助于该元件穿入例如由非纺织织物所制成的薄环。在这种情况下，通过适当的机械控制来保持对激光能量淀积的特别精密控制以限制板料的汽化从而制造出，例如如图7A和7B所示的凹形模面20。
参考图7B，由于能束35在片层33上的作用而产生的激光切割深度是能束35的强度或能量、片层33的材料性质以及激光头或片层33移动速度的函数。改变这些参数可以产生所需深度的凹形模面(图7A)或者能切割贯穿片层的整个厚度从而形成模具型腔和/或冷却孔或板的内和外径。在模面的激光加工期间，产生了板的热熔融碎屑106。使用鼓风机106来保持一个通常为如箭头102所指示方向上的足以使碎屑106从其形成区域连续移动的气流105。这在形成不贯穿板的凹面时特别重要，如图7B所示。
形成有这种激光加工表面的紧固元件要比以前那些形成有用EDM线方法生产的模面的紧固元件要小。例如，很容易制造出具有用这种方法形成的型腔的总体高度为0.020英寸的小型紧固元件，或者甚至更小的元件。这样小的钩可用于将环料与非纺织织物中的低位环相啮合。
图8A示出了通过将一个具有如图7A所示激光加工表面20的模板9a靠着隔板9b的平侧面层叠而形成的模具型腔90。类似的型腔也通过将模板9a`和9a``层叠起来而形成，其方式使得模面20不重叠。这种布置可用于制造具有特别高密度的紧固制品。
在如图8B所示的实施例中，通过将两个相邻模板9c和9d各自的模面118和120准确地对准并配合而形成一个给定零件的模具型腔，从而形成一单个模具型腔114。
在图9中，示意性地示出了用于将可模制树脂输送至模具型腔的一个注射模130的钩形成部分。可模制树脂被注射入邻近的模具型腔127，从而通过注射模制法形成紧固元件。该注射模由一系列面对面地放置的板122所形成从而形成一个具有模具型腔的平(或曲)面123。该模具型腔可在一个或多个板中形成。在模制之后，将整个模具打开，随着模制品被移除，钩从模具型腔中取出，并且将整个模具闭合以进行另一个注射循环。注射模制法可用于直接在刚性背衬上形成钩元件，该刚性背衬又可固定于一个分离部件上。注射模制法还可用于形成与一个零件成整体的钩，以使得以后无需将钩元件再固定至该零件。
如图10至10D所示，上述特别参考图5C和5D所述的激光加工技术可用于制造具有复杂的多角度表面形状的紧固件。尤其，钩250在纵向厚度上具有菱形横截面，其从相对较厚基底(图10B)的茎部251向相对较细钩尖(图10E)的弯曲部分252逐渐变细，茎部251的纵向厚度为T1，弯曲部分252的纵向厚度为T2。弯曲部分252从茎部251的远端284向悬垂基底257伸出，从而限定了一个悬垂方向(在图10中用箭头A指示)。茎部251具有相对的、平行的平状侧面253、254，并且弯曲部分252具有相对的、平行的平状侧面255、256。茎部和弯曲部分的第一侧面253、255共面，第二侧面254、256也是如此。如图10C的中间横截面进一步所示，外表面平滑地从其厚基底渐变至其细尖端。
特别地参考图10D，其示出了钩250的一个横截面，该横截面取自于一个穿过弯曲部分252最上区域且同时垂直于弯曲部分侧面255和基底257的平面，上表面258、259从弯曲部分252的相应侧面255、256向上延伸从而形成顶点280，而下表面281、282从相应侧面255、256向下延伸并彼此相交从而形成弯曲部分252的下侧283。
钩250以及其它这样具有角形外表面的锥形钩可以例如通过如图5C和5D所示的技术而制造。简短地，对两个模板进行激光加工以使得一个模板的部分钩形成型腔与另一模板的部分钩形成型腔成镜像。随后将两个模板以其对称的型腔如图8B所示那样配合地彼此相邻布置，相配合的型腔结合在一起形成一个钩形成型腔。
可选地，如图11、11A和11B所示，一个非对称的具有角形表面的钩由类似于参考图8A所述的工艺所形成。用于形成钩的模具环利用例如图5C和5D所示的倾斜激光法将钩形成型腔切割成一个模具环而形成。然后将模具环固定从而部分地形成模具辊，例如图2所示的辊1，以使得模具环的钩形成型腔被相邻环或板的平表面所限制。其结果是，例如，多头钩260(图11)，其具有一个带有相对平侧面263、365的茎部262以及一个同样带有相对平侧面267、269的弯曲部分264。角形表面261沿着钩260的整个高度在茎部262的侧面263和265之间以及弯曲部分264的侧面267和269之间延伸并限定了弯曲部分264的下侧面272。同时，上角形表面274在弯曲部分264的侧面267和269之间向钩260的顶点270延伸。弯曲部分264从而具有一个与茎部262的平侧面263共面的平侧面267，以及一个从平侧面267的上边向顶点270向上延伸的上表面274，如图13所示，顶点270位于弯曲部分264的侧面269上。
图13还示出了，弯曲部分264具有一个下表面272，在这个垂直于基底以及通过下侧面272最上区域的第一侧面所截取的横截面中，该下表面从弯曲部分264的侧面267向下延伸。如图13所示，平侧面267的宽度“t”与紧固元件的整个宽度“w”相比比较大(例如，至少50％)。有时，弯曲部分平侧面的宽度大约与紧固元件的宽度相等。上表面274相对于基底成一个比较大的角度θ而向上延伸，例如至少约为30度。
在另一个实例中，模具环被激光切割形成一个具有角形表面261`的多头钩260`，该角形表面沿着弯曲部分264`从尖端向基底部分262`的远端263`延伸，而基底部分本身具有一个连接其平侧面的平直表面，也就是，基底部分262`由侧面266`(和一个相对的侧面)和相对的边缘面268`(只示出了一个)所限定，侧面266`基本上平行于边缘面268`，边缘面268`又基本上垂直于形成钩260`的模具环的宽表面(例如，图5C和5D中的表面242)。在另一个实施例中，模具环被激光切割形成一个具有一个只是沿着尖端部分264``延伸的角形表面261``的多头钩260``(图11B)，而基底部分262``和中间部分263``由基本上平直的表面所限定。
其它具有可变角形表面的复杂形状也是可能的。例如，如图12、12A和12B所示，具有沿着不同部分，例如钩300的整个高度(图12)、只是钩300`的尖端和中间部分(图12A)以及只是钩300``的尖端部分(图12B)，而延伸的角形表面的多头紧固元件也是可能的。此外，钩的角形表面相对于由成形模具环和板的平表面所限定的平面成锐角。在这种情况下，弯曲部分302还具有一个从弯曲部分的第二侧面向顶点270延伸的第二上表面304，这样使得顶点270位于弯曲部分的两个平状平行侧面267和306之间，如图14所示。
图14还示出了，弯曲部分302还具有一个第二下表面308，在这个通过弯曲部分的下侧面308的最上区域且垂直于基底和侧面267所截取的横截面中，该下表面从弯曲部分的侧面306向下延伸以横切下表面272。
具有沿着型腔的路径在角度和深度上发生变化的复杂角形壁的钩成形型腔提供了明显的优点。例如，具有一个锥形的、角形表面的钩尖端允许钩的尖端与相对低处的环元件，例如某种无纺织的环料，相啮合。同时，优选地具有相对较厚的钩基底和钩颈部从而提供整体的钩强度和耐久性，并且提供啮合的环纤维脱离的钩阻力。利用激光加工技术切割复杂形状的钩成形型腔的能力允许钩设计者将钩形状设计为达到给定应用的具体要求。而且，计算机控制的模板激光切割提供了用于制造紧固件加工的准确的可重复工艺。
可模制树脂可以是任何可模制的树脂材料，这取决于紧固元件的应用需要。目前，聚丙烯是优选的。也可以使用尼龙、聚酯、聚乙烯、丙烯、聚乙烯及其共聚物，或者其它热塑性树脂。
利用激光加工方法，模面可以以直至在圆周上每分钟一英寸的速度切割穿过模板的厚度。最终的模板通常可以在一小时之内加工完成。在需要对型腔表面深度进行精密控制的应用中，优选地使用脉冲激光器。
为了在激光加工的模面上提供非常光滑的表面以使得凝固的钩更易于脱离，将激光加工的模板浸入化学蚀刻剂中，该化学蚀刻剂择优地将激光加工工序中留下的微观粗糙的模板材料去除。已经发现，例如，粗糙度为63微英寸的最终模面，能可接受地脱离模制的紧固元件。
这些实施例处于权利要求的范围内。例如，模面可形成于一些模板的两侧面上，模板两个侧面上的模具型腔系列圆周地偏移以避免啮合模板上模具型腔之间的干扰。也可以将多个模板坯料层叠在一起，贯穿模板厚度的特征在所有层叠的模板上同时激光加工出来。从下述权利要求，并结合前述说明以及附图，可以理解到本发明的这些和其它特点和优点。
虽然已经描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解的是，在不偏离本发明主旨和范围之下，可对本发明作为各种变型。例如，可以利用本文所公开的EDM、光化学蚀刻和激光加工技术的任何组合形成各个模具环。因此，其它实施例也在下述权利要求的范围内。
权利要求
1.一种形成具有型腔(2，90，114，127，240)的模具的方法，该型腔用于模制可与环啮合的钩形紧固元件(250，260，260`，260``，300，300`，300``)，该方法包括提供具有外表面(19，242)的第一板(9，33，237)，该外表面限定了一个平面；沿着预定的曲线轮廓用激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)切割所述外表面(19，242)以在所述第一板(9，33，237)的所述外表面(19，242)里切割出型腔(2，90，240)，所述预定的曲线轮廓通常为钩形，型腔(2，90，240)由从所述外表面(19，242)延伸入所述第一板(9，33，237)的一个壁(20，118，120)所限定；相对于激光器(34，234)操作第一板(9，33，237)以定位沿着所述预定的曲线轮廓的至少一部分定位材料切割能束(35，231)，激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)形成了一系列型腔(2，90，240)，每个型腔都具有钩形轮廓；和邻近所述第一板(9，33，237)的所述外表面(18，242)布置一个第二板(9a``，9b，9d)，所述第二板(9a``，9b，9d)为所述第一板(9，33，237)的每个所述型腔(2，90，240)提供了一个侧壁表面(18，120)，所述第一板(9，33，237)和所述第二板(9a``，9b，9d)一起形成了一个具有用于模制可与环啮合的钩形紧固元件(250，260，260`，260``，300，300`，300``)的型腔(2，90，114，127，240)的模具。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述沿着预定的曲线轮廓用激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)切割所述外表面(19，242)以切割出一个型腔(2，90，240)的步骤包括沿着预定的曲线轮廓的至少一部分操作激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)以形成一系列型腔(2，90，240)。
3.如权利要求2所述的方法，其包括，在操作激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)之后，反复地相对于激光器(34，234)指出第一板(9，33，237)以将材料切割能束(35，231)对准于第一板(9，33，237)的更深位置并且重复沿着预定的曲线轮廓的至少一部分操作激光(34，234)的材料切割能束(35，231)的步骤以形成一系列型腔(2，90，240)。
4.如上述任一项权利要求所述的方法，其中所述沿着预定的曲线轮廓用激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)切割所述外表面以切割出一个型腔(2，90，240)的步骤包括，将材料切割能束(35，231)相对于由第一板(9，33，237)的外表面(19，242)所限定的平面成锐角定位，以形成至少一部分的壁(20，118，120)，该壁相对于所述平面成相应锐角地限定型腔(2，90，240)。
5.如权利要求4所述的方法，其包括，相对于激光器(34，234)操作第一板(9，33，237)，以相对于由第一板(9，33，237)的外表面(19，242)所限定的平面成锐角地定位材料切割能束(35，231)。
6.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述沿着预定的曲线轮廓用激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)切割所述外表面以切割出一个型腔(2，90，240)的步骤包括只是部分地切割穿过第一板(9，33，237)，第一板(9，33，237)的剩余部分相对于由所述第二板(9a``，9b，9d)形成的所述侧面(18，120)，提供了型腔(2，90，114，127，240)的第二侧面(20，118)。
7.如权利要求6所述的方法，其还包括一个在所述第二板(9a``，9b，9d)上形成一系列型腔(2，90，240)的步骤，第二板(9a``，9b，9d)的型腔(2，90，240)相对于第一板(9，33，237)的型腔(2，90，240)成镜像，所述将第二板(9a``，9b，9d)邻近于所述第一板(9，33，237)的所述外表面定位的步骤包括将所述第一板(9，9a，9a`，9c，33，236，238)的型腔(2，90，240)与所述第二板(9a``，9b，9d)的型腔(2，90，240)对准以形成一系列钩形型腔(114)，每个钩形型腔具有一个由所述第二板(9a``，9b，9d)的剩余部分所形成的侧面(120)以及一个由所述第一板(9，33，237)的剩余部分所形成的相对侧面(118)。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述第二板(9a``，9b，9d)具有相对的平表面(18)，该方法还包括一个形成一系列从所述相对的平表面(18)之一延伸入所述第二板(9a``，9b，9d)的型腔(2，90，240)的步骤，将第二板(9a``，9b，9d)邻近所述第一板(9，33，237)的所述外表面(19，242)定位的步骤包括将所述第二板(9a``，9b，9d)的所述相对的平表面(18)之一的未凹部分与所述第一板(9，33，237)的每个所述型腔(2，90，240)对准，第二板(9a``，9b，9d)为所述第一板(9，33，237)的每个所述型腔(2，90，240)提供了一个平侧壁。
9.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述沿着预定的曲线轮廓用激光器(34，234)的材料切割能束(35，231)切割所述外表面以切割出一个型腔(2，90，240)的步骤包括完全贯穿地切割所述第一板(9，33，237)，型腔(2)的壁从第一板(9，33，237)的外表面向第一板(9，33，237)的相对外表面延伸，该方法还包括一个将第三板邻近于所述第一板(9，33，237)的所述相对外表面(19，242)定位的步骤，所述第二板(9a``，9b，9d)和所述第三板限定了每个型腔(2)的相对侧表面。
10.如前述任一项权利要求所述的方法，其中一系列模具型腔(2，90，114，127，240)布置于一个圆形周边上以限定一个模具环(9，238)。
11.一种用权利要求10所述的模具环(9，238)制造紧固件的方法，该紧固件具有多个从基底伸出的环啮合紧固元件(250，260，260`，260``，300，300`，300``)，该方法包括提供多个如权利要求10所述的模具环(9，238)；以层叠的形式装配所述多个模具环(9，238)以提供一个具有暴露的外表面的模制装置(1)，其包括每个模具环(9，238)的所述周边边缘表面和由此向内延伸的一系列型腔(2，90，114，127，240)；将熔融的热塑性树脂(5)引至所述模制装置的所述暴露的外表面上以及引入所述一系列型腔(2，90，114，127，240)中，所述周边边缘表面使所述热塑性树脂(5)成形以形成紧固件(4)基底的一个表面，所述一系列型腔(2，90，114，127，240)使所述热塑性树脂(5)成形以形成紧固件(4)的多个从基底伸出的环啮合元件(250，260，260`，260``，300，300`，300``)；和在至少部分凝固的状态下，将所述热塑性树脂(5)从所述模制装置(1)移除，从而提供紧固件(4)。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述装配所述模具环(9，238)的步骤还包括，邻近于模制装置的处于层叠形式的所述模具环(9，238)提供另外的平板(9，238)，所述另外的平板(9，238)形成了紧固件(4)的所述多个环啮合元件(250，260，260`，260``，300，300`，300``)的至少一个侧面。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中至少一个所述模具环(9，238)具有激光切割的型腔(2，90，127，240)，该型腔与另一个所述模具环(9，238)的型腔(2，90，127，240)成镜像，所述一个和所述另一个所述模具环(9，238)在所述模制装置中彼此邻近地装配以致它们相应的型腔(2，90，127，240)相配合从而当其充满热塑性树脂(5)时形成环啮合元件(250，260，260`，260``，300，300`，300``)的相对侧。
14.如前述任一项权利要求所述的方法，其中利用来自激光器(34，234)的能束(35，231)切割所述板(9，33，237)还包括利用激光器(34，234)的能束(35，231)切割板(9，33，237)以限定一个对准孔(71)。
15.如权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述以层叠的形式装配所述模具环(9，238)从而提供模制装置的步骤还包括提供一个限定了一个圆形对准表面的对准壳体(36)，以及至少一个对准杆(16)；和将处于层叠形式的环(9，238)以每个环(9，238)在其外圆周表面上由所述对准表面所支撑的方式进行布置，所述对准杆(16)延伸穿过每个模具环(9，238)中的所述对准孔(71)。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括轴向地压缩所述环(9，238)的叠层以保持由所述圆形对准表面所提供的径向对准。
17.如权利要求15或16所述的方法，其还包括从所述对准壳体(36)中移除所述对准的环(9，238)的叠层。
18.如权利要求10-17中任一项所述的方法，其中环(9，238)为圆形并且其形成步骤包括激光切割环(9，238)的外边缘。
19.如权利要求15-18中任一项所述的方法，其中层叠的步骤包括将所述的圆形模板(9，238)轴向层叠以形成一个模具辊。
20.一种用于钩—环紧固系统的钩制品，该钩制品包括多个从一个共同的片层形基底伸出的钩(250，260，260`，260``，300，300`，300``)，每个钩(250，260，260`，260``，300，300`，300``)包括一个与片层形基底整体模制并由片层形基底向远端延伸的茎部(262，262`，262``)，茎部(262，262`，262``)具有一个平侧面(263，265，266`)；和一个从茎部(262，262`，262``)的远端延伸从而在悬垂方向上悬垂片层形基底的弯曲部分(264，264`，264``)，弯曲部分(264，264`，264``)具有一个与茎部(262，262`，262``)的平侧面(263，265，266`)共面的平侧面(267)，以及一个从弯曲部分(264，264`，264``)的平侧面(267)的上端区域向上延伸至一个顶点(270)的上表面(274)。
21.如权利要求20所述的钩制品，其中弯曲部分(264，264`，264``)还包括一个相对侧面(269)，顶点(270)位于弯曲部分(264，264`，264``)的一个侧面上。
22.如权利要求20或21所述的钩制品，其中弯曲部分(264，264`，264``)还包括一个从弯曲部分(264，264`，264``)的第二侧面(306)向所述顶点(270)延伸的第二上表面(304)。
23.如权利要求22所述的钩制品，其中所述顶点(270)位于弯曲部分(264，264`，264``)的第一侧面(267)和第二侧面(269)之间。
24.如权利要求20-22中任一项所述的钩制品，其中多个钩(250，260，260`，260``，300，300`，300``)中每一个的弯曲部分(264，264`，264``)还包括一个第一下表面(272)，第一下表面在穿过弯曲部分(264，264`，264``)下表面的最上区域且垂直于基底和第一侧面(267)所截取的横截面中从弯曲部分(264，264`，264``)的所述第一侧面(267)向下延伸。
25.如权利要求24所述的钩制品，其中多个钩(250，260，260`，260``，300，300`，300``)中每一个的弯曲部分(264，264`，264``)还包括一个第二下表面(308)，第二下表面在穿过弯曲部分(264，264`，264``)下表面的最上区域且垂直于基底和第一侧面(267)所截取的横截面中从弯曲部分(264，264`，264``)的所述第二侧面(306)向下延伸以横切所述第一下表面(272)。
26.如权利要求20-25中任一项所述的钩制品，其中上表面(274)相对于基底成一个至少为30度的角度(θ)在弯曲部分(264，264`，264``)的最上区域上延伸。
27.如权利要求20-26中任一项所述的钩制品，其中弯曲部分(264，264`，264``)的平侧面(267)在弯曲部分(264，264`，264``)的最上区域上具有宽度“t”，其至少为钩(250，260，260`，260``，300，300`，300``)整个宽度“w”的50％。
全文摘要
提供一种形成具有用于模制可与环啮合的钩形紧固元件的型腔(240)的模具的方法。本方法包括提供一个具有一个限定一平面的外表面(242)的第一板(236)，沿着预定的曲线轮廓用激光器(234)的材料切割能束(231)切割所述外表面(242)以在所述第一板(236)的所述外表面(242)里切割出一个型腔(240)，所述预定的曲线轮廓通常为钩形，以及邻近所述第一板(236)的所述外表面(242)布置一个第二板，所述第二板为所述第一板(236)的每个所述型腔(240)提供了一个侧壁表面。一种钩制品包括一个与片层形基底整体模制并由该片层形基底向远端延伸的茎部，以及一个从茎部的远端延伸从而在悬垂方向上悬垂片层形基底的弯曲部分，茎部具有一个平侧面，该弯曲部分具有个与茎部的平侧面共面的平侧面以及一个从弯曲部分的平侧面的上端区域向上延伸至一个顶点的上表面。
文档编号B29C35/16GK1671505SQ03817399
公开日2005年9月21日 申请日期2003年5月27日 优先权日2002年5月24日
发明者克里斯多佛·M·加朗, 史蒂芬·C·延斯, 安德鲁斯·C·哈维, 理查德·M·福尔马托 申请人:维尔克鲁工业公司