JP4657416B2 - 粉末供給装置及び熱可塑性樹脂をファスナに塗布する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、特別に処理されたファスナ（ボルト類）に関し、特にセルフロック機能若しくはシール機能又は当該技術分野において良く知られた他の目的を達成するために塗布される樹脂材料を有するファスナの製造装置及び方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ファスナに樹脂皮膜を塗布する多様な方法がある。この目的のために多くの装置と方法が開発されかつ指向されてきた。１つの共通の技術は、米国特許第3,830,902号（バーネス[Barnes]）や第3,286,964号（バーゲス[Burgess]）といった従来技術の特許に示されるように、樹脂の重力で生じさせた滝にファスナを通過させることによって粉末樹脂をファスナに堆積させることを含む。別の技術では、米国特許第3,498,352号（ダフィ[Duffy]）に示されるように、空気流中に粉末樹脂を連行させその樹脂連行エアを通過するファスナに噴霧することがなされている。粉末樹脂をファスナに塗布する間にファスナから外れて通過する粉末樹脂の浪費を防止するために、他の者、例えば、米国特許第5,836,721号（ワレス[Wallace]）は、過剰の粉末（パウダ）を集めて循環させる真空装置を用いることを提案した。
【０００３】
重力供給方式の公知の欠点は、粉末樹脂の堆積の正確性に欠けることである。
少なくとも最小必要量の粉末をファスナに塗布することを確実にするために一般に過度の粉末流量が生じ、樹脂の望ましくないレベルの浪費又は過度の循環が生じて樹脂材料の品質を悪くしていた。空気連行スプレー方式は樹脂の浪費を減少させかつ正確性を改善するが、コストが増大する。スプレー方式を使用すると、圧縮空気流を発生させるためかつ粉末を塗布する前にファスナを事前に加熱するために高エネルギを必要とする。さらに、そういった方式で典型的に使用される圧縮空気から湿気や油分を取り除いてきれいにし、そういったものが粉末に混ざることを最小限にしなければならない。スプレー方式に必要とされるファスナを事前に加熱することは、粉末被覆が直ちにファスナに付着し、そのため被覆が必要とされないファスナの領域に不本意に堆積した樹脂を取り除くことができないという状態を生む。
【０００４】
故に、エアスプレー方式の正確性という特徴を維持しながら、低コストの重力供給方式の、ファスナに被膜を施すための粉末塗布装置を有することに利点がある。更に、熱溶着の前にファスナから過度の粉末を除去する能力を維持することも利点である。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、ファスナに粉末樹脂被覆を塗布する装置と方法であって、従来技術における制限を克服するために位置の調整が可能な重力式堆積と、真空循環要素とを組み合わせたものに関する。
【０００６】
本発明は、故に、ファスナに樹脂被覆を塗布する装置と方法である。粉末樹脂材料のリザーバは、位置が調整できる自由端を有する排出手段を備える。排出手段、即ち、排出コンジットは、ファスナ上に樹脂材料を供給するための、重力により生じた滝を形成する。排出コンジットの寸法の多様性は、自由端を離れて滝のように流れる粉末流を多様な構成にすることができる。ファスナはコンベア手段によって粉末流を通過するように搬送される。粉末流に隣接して、かつ、コンベアによって搬送されるファスナに隣接して、位置が調整可能な真空ノズルを設けて過度の樹脂を収集する。排出コンジットと真空ノズルの立体的位置関係を調整できるので、ファスナに堆積させる粉末樹脂材料の位置と量をより正確に制御することができる。粉末堆積及び収集ステップに引き続いて、ファスナを加熱手段に通して樹脂材料を本格的にファスナに付着させる。
【０００７】
好ましい実施の形態において、コンベヤ手段は、ファスナが粉末流を通過する際に個々のファスナを回転させる手段を備える回転円形コンベアである。ファスナを回転させる１つの可能な手段は回転円形コンベアに複数の垂直なポストを設けることを含む。ポストは、多様なファスナサイズを収容できるように調整可能な間隔を有する。ファスナは各ポストの上部の固定位置に置かれ、ファスナの回転はポスト自体を回転させる手段によってなされる。
【０００８】
発明の他の好ましい特徴は、排出コンジットに樹脂材料を供給する速度の制御を手助けするためにリザーバに振動を与える手段を含むことである。排出コンジットはまた、供給速度（供給量）を更に制御するために排出コンジットのヘッドに設けた調整可能な入力バッフル（供給量制御装置）を含むこととしてもよい。これに加えて、真空ノズルの負圧を調整する手段は、ファスナに過度に堆積する樹脂材料を取り除くことに関する制御を更に与える。
【０００９】
【発明の実施形態】
発明の特徴である新規な点は添付の特許請求の範囲に設定されている。しかしながら、発明自体並びにそのさらなる目的及び利点は添付の図面に関連してなされる以下の説明を参照することにより最も良く理解されるであろう。
【００１０】
図１は発明装置の一般的な特徴を示す斜視図である。粉末ホッパー１０は粉末状にした樹脂材料をリザーバ１２に供給する。装置が作動している間に、樹脂材料は振動作用及び重力によりリザーバ１２からポート１８を介して流れ出る。排出コンジット１４は自由端１６で終端する。粉末樹脂材料が自由端を通過するとき、自由落下による粉末樹脂の滝の流れが生成され、その流れの横方向の長さ（幅）は排出コンジット１４の幅と同じである。故に、樹脂材料の供給速度及びファスナ２０と樹脂材料の接触時間の両方が部分的に排出コンジット１４の幅の関数である。
【００１１】
図１及び２に示す実施の形態において、水平面上を回転する円形コンベア３２はファスナ２０を滝の幅を横切るように通過させる。ファスナ２０は垂直な磁性ポスト３０によって回転円形コンベア３２上の所定位置に保持される。代替的に、ポスト内に真空装置を配設して処理の間に非磁性部分をずっと所定位置に保持することもできる。多様な形状とサイズのファスナを収容するために垂直ポスト３０の間隔を調整することができる。コンベア手段として回転式円形コンベア３２を用いるとき、被覆材料の滝は、図２に示すように、コンベアの弧に正接する位置に置かれる。各ファスナ２０が自由端１６から落下する滝を通過するとき、樹脂材料はファスナに堆積する。被覆方法の手順は、ファスナ２０は加熱ステーション４０に入る前に、排出端部１６とそれと対応する位置に位置する真空ノズル２２の間を通過する。各ファスナ２０の矢印Ａは、被覆がファスナ周囲に必要とされる場合に望ましい回転運動を示す。個々のポスト３０を回転させる多様な装置は当業者にとって公知である。そういった機構の例は米国特許第4,775,555号や１９９７年１月７日出願の米国特許出願第08/779,684号に開示されており、この特許及び特許出願の開示は参照のためにここに組み入れられる。
【００１２】
コンベア手段がファスナ２０を移動させ樹脂材料流に接触させるときに、ファスナ２０が排出コンジット１４の自由端１６と真空ノズル２２との間に位置するように、真空ノズル２２は自由端１６に隣接して配設される。図３は、自由端１６と、ファスナ２０と、真空ノズル２２の位置関係を示す。発明の重要な特徴は、排出コンジット自由端１６と真空ノズル２２の両方がファスナ２０に対して位置が調整可能に配設されることである。図３は、水平平面及び垂直平面の両方における自由端１６とノズル２２の位置調整を示す。そういった調整は、当業者にとって公知である手動で調整できる機構又はモータ駆動アセンブリを用いて行うことができる。典型的に、全範囲に樹脂被覆を施すために、１インチの千分の幾つから１乃至２インチの範囲の垂直及び／又は水平変位で十分である。被覆を塗布する間に水平と垂直の両方の位置を制御できることで、ファスナ２０の特定の部分に樹脂材料を正確に位置させることができ、かつ、塗布する被覆厚さをより正確に制御することができるようになる。真空ノズル２２をまた真空コンジット２６を介して変速ファン２４に連通させることとしてもよい。ファスナ２０上に堆積して保持される樹脂材料の量を制御するために、ノズル２２の位置調整に関連させてファン２４の速度を調整することができる。
【００１３】
真空ノズル２２によって収集された樹脂材料は循環装置によってリザーバ１２に戻される。ファン２４は過度の被覆材料をノズル２２から真空コンジット２６内に、そしてコンジット２８を介して供給ホッパ１０内に引き込む。ホッパ１０は、リザーバ１２に通じる開口を備える円錐形の底部を有する。ホッパ１０の上部に設けた通気口３４は空気流を大気に排出する。
【００１４】
ファスナ２０は、回転円形コンベア３２によって搬送され排出コンジット１４の自由端１６と真空ノズル２２の間において被覆材料の滝を通過してインダクション・コイル４０のような加熱ステーションを通る。従って、ファスナに被覆が本格的に付着する。当業者に公知であるその他のコンベア、例えば、米国特許第3,787,222号、4,060,868号、4,842,890号に開示されたものも使用できる。これらの特許の開示もまたここに参照のために組み入れられる。
【００１５】
図４に示す実施の形態において、リザーバ１２と排出コンジット１４の上流端の接続部に調整可能な入力ポート１８を設けている。バッフルプレート５０は入力ポート１８を形成し、そしてリザーバの開口に重なる大きさに設けられている。バッフルプレート５０は、排出コンジット１４の側壁に形成した溝によって所定位置に横方向に保持される。バッフルプレート５０は、その位置が垂直方向に調整でき、調整スロット５２内に配設された保持ボルト５４によって所望位置に保持される。
【００１６】
可変振動手段を調整することによって流量をさらに調整できる。振動装置（番号３４で示す）は、優れた排出量制御のみならず、凝集した樹脂材料をほぐすことにより樹脂供給機構の作動を優れたものにする。振動装置３４は、振動の振幅及び周波数を規則的にするように作動する制御装置３６を含む。振動の速度を調整できることで、リザーバ１２から排出する樹脂材料の量をより正確に制御することができる。
【００１７】
本発明の装置と方法は理想的には図示するようにファスナの頭と軸部の境界に粉末樹脂を塗布することに適する。典型的に、そういった粉末樹脂は、養生された後に、復元性を有し、柔軟な一体的なシールを形成するポリオレフィン（更に詳しいことは米国特許第5,141,375号に開示されている）を含む。この米国特許は参照のためにここに組み入れられる。本発明の実施においてそういった粉末状のポリオレフィン樹脂を塗布するとき、排出コンジット１４の自由端１６は、ファスナの軸部と頭部の境界から垂直方向に約１／２インチ上方の位置、水平方向に約１／８インチの位置に位置されるべきであることが判明した。一方、真空ノズルは同じファスナの境界から好ましくは垂直方向に約３／８インチ下方の位置、水平方向に約３／１６インチの位置に位置される。また、この処理に関して次の処理パラメータが適当であることが判明した。
【００１８】
粉末排出コンジット幅 − ２インチ
粉末排出流内のファスナの回転数 − 約３回転
粉末排出流量 − 約２オンス／分
粉末排出流内のファスナの線形速度 − 約１インチ／秒
加熱ステーションを出るときのファスナの温度 − 約５００°Ｆ
真空ノズルにおける真空空気流 − 約１５００ＦＰＭ
ファスナにおける真空空気流 − 約９５０ＦＰＭ
【００１９】
ノズル２２で発生させる真空度を増加させると、あるいは、ノズル２２をファスナにより近い位置（垂直方向又は水平方向のいずれか）に位置させると、ファスナに堆積する粉末樹脂の量は少なくなる。
【００２０】
もちろん、ここに説明した好ましい実施の態様に種々の変更及び変形を行うことができることは当業者にとって明らかである。そういった変更及び変形は、付随する利点を損なうことなく実施することができる。従って、そういった変更及び変形は特許請求の範囲によってカバーされることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する好ましい装置の斜視図。
【図２】図１に示す装置の２−２線部分平面図であり、協働する回転式円形コンベア上に位置するファスナに対する排出コンジットと真空ノズルの関係を示す図。
【図３】図１に示す装置の部分側面図であり、排出コンジットの自由端と、真空ノズルの自由端のファスナに対する調整可能な関係を示す図。
【図４】図１の４−４線断面図であり、リザーバと排出コンジット間の調整可能なポートを示す図。
【符号の説明】
１０ 粉末ホッパー
１２ リザーバ
１４ 排出コンジット
１６ 排出コンジットの自由端
１８ ポート
２０ ファスナ
２２ 真空ノズル
２４ 変速ファン
２６ 真空コンジット
２８ コンジット
３０ ポスト
３２ 回転円形コンベア
３４ 通気口
４０ 加熱ステーション
５０ バッフルプレート
５２ 調整スロット
５４ 保持ボルト

Claims (15)

1. ファスナに樹脂被覆を塗布する装置であって、
   排出された粉末樹脂が所定の形状の粉末樹脂流として重力により落下するように自由端で終端する排出コンジットを有する粉末樹脂リザーバと、
   複数のファスナを支持して搬送し前記粉末樹脂流を通過させるコンベアと、
   前記コンベアにより前記ファスナが前記落下する粉末樹脂流中を通過すると、前記ファスナの各々が前記排出コンジットの自由端と真空ノズルの間に位置するように、前記排出コンジットに隣接して配置される前記真空ノズルであって、前記落下する粉末樹脂流を通る前記ファスナの走行経路に対して位置の調整が可能であって、前記ノズルの位置は、前記ファスナに保持される粉末樹脂の量と位置を制御するために水平位置および垂直位置を制御するために調整可能である、真空ノズルと、
   前記コンベアに隣接し前記ファスナに保持される前記粉末樹脂を加熱して該粉末樹脂の溶着被膜を前記ファスナに溶着させる加熱器とを、
   含んでなる装置。
2. 前記真空ノズル内に吸引される空気の流量は、前記ファスナに保持される粉末樹脂の量を更に制御するために調整可能である
   請求項１の装置。
3. 前記粉末樹脂を排出するために前記粉末樹脂リザーバを振動可能に設け、該粉末樹脂リザーバの振動を調整することにより前記粉末樹脂の排出量を制御する
   請求項１の装置。
4. 前記コンベアは回転円形コンベアである
   請求項１の装置。
5. 前記コンベアは１又は２以上の線形ベルトを含んでなる
   請求項１の装置。
6. 前記コンベアは、前記ファスナが前記粉末樹脂流を通るときに前記ファスナを回転させる手段を含んでなる
   請求項１の装置。
7. 前記コンベアは、それぞれが前記各ファスナを支持する複数の直立ポストを有する水平回転円形コンベアを含んでなる
   請求項１の装置。
8. 前記粉末樹脂流を通過するファスナを回転させるために前記ポストを回転可能に設けた
   請求項７の装置。
9. 前記コンベアによって搬送される前記ファスナの走行経路の一部にほぼ平行な方向に広がる粉末流を形成するように前記排出コンジットの自由端を設けた
   請求項１の装置。
10. 前記排出コンジット自由端と、前記真空ノズルを前記コンベアによって搬送される前記ファスナの走行経路の対向両側に配設した
    請求項９の装置。
11. 前記コンベアによって搬送される前記ファスナの走行経路に対して前記排出コンジット自由端の位置を調整可能に設けた
    請求項１の装置。
12. 前記粉末樹脂リザーバは前記排出コンジットに対して調整可能な入力ポートを含んでなる
    請求項１の装置。
13. 前記回転円形コンベアによって搬送される前記ファスナの走行経路にほぼ正接する向きに広がる樹脂流を形成するように前記排出コンジットの自由端を設けた
    請求項８の装置。
14. 雄ねじファスナに樹脂被覆を塗布する方法であって、
    排出コンジットの端部から粉末樹脂流を排出落下させ、
    頭と軸部を有する複数の雄ねじファスナの前記頭と前記軸部の境界が前記粉末樹脂流と交差して該粉末樹脂流の一部が前記各雄ねじファスナに堆積するように前記複数の雄ねじファスナを前記粉末樹脂流を通るように搬送し、
    前記粉末樹脂流を通る前記ファスナの走行経路に隣接して真空ノズルを配設し、前記真空ノズルの水平位置および垂直位置を調整して前記ファスナに保持される粉末樹脂の量と位置を制御し、
    前記ファスナに保持される粉末樹脂を加熱して前記ファスナの頭と軸部の境界に溶着被膜を溶着させる、
    ステップを含んでなる方法。
15. 前記排出コンジットの位置を調整して前記ファスナに保持される粉末樹脂の量を更に制御するステップを含んでなる
    請求項１４の方法。

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