專利名稱：用來制作毛絨線地毯的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本申請是1994年8月31日提交的申請序列號No.08/298,642的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明涉及用來制作絨毛物品的方法和裝置，當(dāng)使它們與其它的絨毛物品對準(zhǔn)，并把它們裝接到一塊底布基底上制作出一絨毛表面結(jié)構(gòu)時，這些絨毛物品可以用做地毯或壁毯。
傳統(tǒng)的毛絨地毯的制作是靠使一塊可變形的機(jī)織的主底布通過一臺有一大排針的機(jī)器，這些針迫使地毯的紗線穿過該底布，在把針抽回之前，一大排鉤把紗線留在那里。在12英寸的長度內(nèi)可以有大約1400根針。底布必須能承受針的穿過，而沒有損壞。隨后，使該底布向前移動一個短距離(對于通常的高質(zhì)量的毛絨密度，大約為1/10英寸)，并把針再次插入，通過底布，形成下一系列毛絨。與鉤相結(jié)合可以采用一大排切割器，把插入通過底布的毛絨環(huán)切斷，產(chǎn)生出一個絨毛切斷的地毯。在把針和鉤已縮回和使底布移動到下一個蔟絨位置之后，摩擦力把毛絨保留在底布中。在用做地毯的過程中，此摩擦力不足以把毛絨固定住，所以，以足夠的數(shù)量使用一種粘合劑，把在毛絨底部的所有的纖維粘接到地毯的背側(cè)面上(針進(jìn)入的那一側(cè))，并把這些纖維裝到主底布的背面上。為了幫助穩(wěn)定，加固，增加強(qiáng)度，并防止毛絨底部磨損，毛絨和主底布的這一結(jié)構(gòu)有一個裝到該主底布的背面上的一第二底布，可以用相同的粘合劑層或使用更多的粘合劑把該底布固定住。
已經(jīng)建議了另外的地毯結(jié)構(gòu)，比如屬于Faris的美國專利No.2,475,019，屬于Ahier的美國專利No.2,680,469，和屬于Runton的美國專利No.2,698,044和2,698,045，建議采用裝到底布上的復(fù)合繩絨線，而不用機(jī)織。這些另外結(jié)構(gòu)的某些改型省去了傳統(tǒng)的背面上漿和毛絨粘接。一般，這種結(jié)構(gòu)靠使用大量的粘合劑，這在制作過程中處理起來十分骯臟，并且當(dāng)尼龍高聚物被用做毛絨時這些粘合劑很難再循環(huán)。建議用于這些另外結(jié)構(gòu)的機(jī)器是難以安裝和操作的，因為這些機(jī)器在一個連續(xù)的耦合加工過程中采用了一種整體對模塊的設(shè)計來處理整個地毯的材料寬度。這些機(jī)器通常也要求在一個可移動的紗架中的斷續(xù)的紗線供應(yīng)，對該加工過程供料，所以為了在間隔進(jìn)行廣泛的紗線的再上料要求停機(jī)，或在個別的線軸隨機(jī)地用完時經(jīng)常停機(jī)來更換這些線軸。
本發(fā)明的概述本發(fā)明是用來制作一塊地毯的方法和裝置，這是靠把合股加捻的紗線的多個向上的毛絨焊接到線繩上，制作出絨毛物品，并把多個絨毛物品并排地焊接到底布上，形成一個地毯結(jié)構(gòu)。
最好在一個多側(cè)面(最好有四個側(cè)面)的芯軸上組裝紗線和線繩，這是靠把一根或兩根紗線圍繞著多根線繩(最好四根線繩)纏繞，用單一的超聲焊頭一次焊接一根或多根線繩(最好兩根線繩)，并切斷紗線，提供多根(最好四根)細(xì)長的絨毛物品，或毛絨線，把這些毛絨線放置成與其它的毛絨線并排地分離開，并把它們焊接到底布上，形成一地毯結(jié)構(gòu)?？梢砸砸粋€或多個房間尺寸的地毯批量地制作地毯，這是靠在一個滾筒上或在分離開的滾輪之間供應(yīng)底布，并一次橫截著底布螺旋形地纏繞幾根毛絨線實現(xiàn)；或可以連續(xù)地制作地毯，這是靠提供一個連續(xù)的底布供應(yīng)，并橫截著底布的整個寬度在卷繞方向上提供多根毛絨線實現(xiàn)的。在任何情況下都有突出的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的毛絨機(jī)器相比，只需要在一靜止的紗線架中提供較少的紗線端就能完成12英尺寬的地毯。這減小了對于一塊地毯所需要的靜止紗線架的尺寸，并當(dāng)改變地毯式樣時減少改變紗線架所需要的時間和人力。當(dāng)采用預(yù)先染色的紗線時，這特別地重要，在這種情況下，對于地毯的每次顏色的改變度一定會改變紗線架。
制作地毯結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方法采用超聲能量把紗線焊接到線繩上，并把所形成的絨毛物品或毛絨線焊接到底布上。本發(fā)明包括用來精確地把毛絨線定位，并用由底布的頂側(cè)面或底側(cè)面操作的單一的超聲焊頭焊接多根毛絨線，把毛絨線固定到底布上的方法和裝置。地毯制作機(jī)器在設(shè)計上是模件式的，為的是制造，組裝，維修和引頭時容易。
附圖的簡要描述

圖1A為采用毛絨線和一個大的滾筒來制作地毯的批量生產(chǎn)系統(tǒng)的等角投影圖；圖1B為被螺旋地纏繞的兩組毛絨線的示意圖；圖2為由圖1A的2-2方向的側(cè)視圖，對于單個的芯軸毛絨線形成裝置它也是典型的；圖3為一個超聲焊接組件的等角投影圖；圖4為一個毛絨線形成芯軸的部分剖面圖；圖5為沿著圖4的5-5線截取的該芯軸的端部的放大了的剖面圖；圖6A，6B和6C為與圖4的芯軸一起使用的超聲焊頭的前視圖，剖面圖和側(cè)視圖；圖7A為用來切斷芯軸上的紗線的一個切割器的剖面圖；圖7B為在圖7A的芯軸的角部上的凹槽的一個放大了的細(xì)節(jié)剖面圖；圖7C為圖7A所示的刀片的切割邊緣的放大圖；圖8為切割器與圖7的芯軸相接合的放大了的細(xì)節(jié)剖面圖；圖9為由圖2取向的一個雙切割器裝置的剖面圖；圖10為用來在一個緊湊的空間中制作八根毛絨線的一個雙芯軸組件的等角投影圖；圖11為用來在一個緊湊的空間制作72根毛絨線的一個18芯軸組件的前等角投影圖；圖12A和12B分別示出了對多根毛絨線進(jìn)行導(dǎo)向用來從底布的頂側(cè)面進(jìn)行焊接的一個引導(dǎo)件的正視圖和頂視圖；圖13A和13B，13C，13D和13E為用來由底布的頂側(cè)面把毛絨線焊接到底布上的一個超聲焊頭的不同方向的視圖；圖14為用來把毛絨線焊接到一細(xì)長的連續(xù)底布材料帶上的一個帶組件的側(cè)視圖；圖15為用來把毛絨線焊接到一個細(xì)長的底布材料卷上的一個卷繞組件的側(cè)視圖；圖16A，16B，16C和16D為對多根毛絨線進(jìn)行導(dǎo)向用來從底布的底側(cè)面進(jìn)行焊接的一個引導(dǎo)件的不同方向的視圖；圖17A，17B和17C為用來由底布的底側(cè)面把毛絨線焊接到底布上的一個超聲焊頭的不同方向的視圖；圖18為用來采用一個卷繞組件制作毛絨線地毯的一個系統(tǒng)的示意性平面圖；圖19為帶有對于采用預(yù)先染色的表面紗線的毛絨線地毯進(jìn)行膨松化的一個最后加工系統(tǒng)的示意性平面圖；圖20A，20B，20C，20D，20E和20F為毛絨線形成芯軸的不同改型的示意圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述在圖1A中示出了選擇用于表示的目的的一個用來制作全寬度地毯的實施例，此實施例包括一個毛絨線形成組件38和一個滾筒組件49，它們由紗線架62，64和66與線繩架68和70供料。地毯結(jié)構(gòu)的形成是靠沿著在毛絨線形成組件38的一個芯軸上的隆脊對多股線繩，比如線繩30，32，34和36，進(jìn)行導(dǎo)向，并圍繞著該芯軸和在線繩上纏繞紗線，比如紗線40，把紗線焊接到線繩上，并把紗線切斷，以便制作出多個細(xì)長的絨毛物品，或毛絨線。把多根毛絨線，比如毛絨線42，44，46和48并排地設(shè)置，并把它們焊接到一塊被支承在滾筒組件49上的一底布基底50上。在這一系統(tǒng)中，在單一的芯軸上同時形成四根毛絨線，像在下面將解釋的那樣。最好，橫截著滾筒組件49中的一個滾筒52的表面，在九個分離開的位置，比如是位置54，56，58和60，把八根毛絨線(只示出了四根)并排地成組設(shè)置。在滾筒旋轉(zhuǎn)同時形成地毯的過程中，在滾筒里面的一個夾子(未畫出)夾住底布的端部。
當(dāng)在滾筒上引導(dǎo)每組八根毛絨線時，使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，并在橫向上移動，這樣，把毛絨線拉到底布上，并拉到多個超聲焊頭(未畫出)的下面，這些超聲焊頭把毛絨線熔融焊接到底布上。當(dāng)?shù)撞祭^續(xù)沿箭頭51的方向旋轉(zhuǎn)并沿箭頭53的方向橫向移動時，每組八根毛絨線在滾筒52上形成一排螺旋的毛絨線。在滾筒的一轉(zhuǎn)之后，在一組中剛剛被焊接的毛絨線鄰接著第一被焊接的毛絨線，并與它們分離開等于在八根一組中由一根毛絨線到下一根相鄰的毛絨線的間隔的一個距離，對于通常的毛絨線密度這一般為0.2英寸。在滾筒的10轉(zhuǎn)之后，第一組八根毛絨線將與第二組八根毛絨線的第一被焊接的端部對準(zhǔn)，在針腳連接部位出現(xiàn)毛絨線的鄰接。整個橫截著滾筒由一組毛絨線到下一組毛絨線存在這種狀況，所以，現(xiàn)在在滾筒上出現(xiàn)了一個已經(jīng)完成的地毯結(jié)構(gòu)。這時停止?jié)L筒的旋轉(zhuǎn)，停止毛絨線的形成，并且，針腳連接部位與一個切斷裝置對準(zhǔn)。一塊板在毛絨線和它們各自的焊接裝置的下面滑動，并把它們提高，離開滾筒。該切斷裝置沿著對準(zhǔn)的針腳連接部位橫過，并把所有毛絨線和底布切斷，把地毯由滾筒松開，提供出一個15英尺長的地毯，這相當(dāng)于滾筒的周長?，F(xiàn)在可以把另一塊底布裝到滾筒上，可以把該滾筒在橫向上再次定位到開始點(diǎn)處，可以重新開始毛絨線的形成和把毛絨線焊接到底布上?？梢园鸭庸ず玫牡靥旱倪吘壡忻叄缘玫揭粋€12英尺×15英尺的方形地毯，同時開始制作下一塊地毯。圖1B示意性地示出了如何對與另一組相鄰的毛絨線61分離開的一組毛絨線59螺旋形地進(jìn)行纏繞。組59有一起點(diǎn)63，組61有一起點(diǎn)65。對組59進(jìn)行螺旋形的纏繞，這樣，剛剛焊接上的毛絨線，例如在位置67的毛絨線鄰接著已經(jīng)焊接起來的毛絨線，例如在位置69的毛絨線。逐漸地，剛剛焊接起來的毛絨線組59也鄰接著相鄰的組61的已經(jīng)焊接起來的毛絨線，比如在位置71和位置73。最后，在位置55的剛剛焊接起來的毛絨線組59端部對端部地遇到對于組61的開始點(diǎn)65，如圖所示，形成一個針腳連接部位。隨后，過程停止，把完成的地毯結(jié)構(gòu)切斷，離開滾筒。
可以只采用72根毛絨線制作一塊整個的地毯，這些毛絨線可以只采用18，36或54個端部的紗線。在本文件中，采用36個端部的紗線，這樣，一次在四個毛絨線芯軸上纏繞兩根紗線，可以用比較合理的纏繞速度比只用一根被纏繞的紗線更快地形成毛絨線。此外，如果采用多個端部，可以沿著一根毛絨線的長度出現(xiàn)紗線端部的有利的雜亂的混紡；這樣，沿著一根毛絨線和由一根毛絨線到另一根毛絨線可以把由一根紗線的端部到另一根紗線的端部的顏色的稍微不同混合起來，這可以減少由于顏色不同而造成的色條缺陷。為了如需要的那樣有更多的速度的增加或更多的式樣可變能力，可以在一個芯軸上纏繞三個或更多的端部；例如，三個端部可以是不同顏色或不同類型的紗線。
在圖1A中，示出了用于高生產(chǎn)率的三個紗線架組件62，64和66。一個組件裝放用來運(yùn)行紗線端部的36卷紗線和用于備份端部的36卷紗線，可以以傳統(tǒng)的方式采用換筒紗尾把這些備份紗線卷連接到運(yùn)行紗線卷上，從而可以有不斷的紗線供應(yīng)。示出的另一個紗線架組件是為了提供用于產(chǎn)品改變的紗線。第三個紗線架組件可以用于進(jìn)一步的產(chǎn)品改變，或用來以更多的端部運(yùn)行，以便如所提到的那樣更快地運(yùn)行或式樣變化。
示出了兩個線繩架組件68和70，總共裝80個線繩卷。因為可以在大的卷上提供線繩，它的消耗速度比紗線慢得多，所以可以不需要用于連接換筒紗尾的附加的卷。當(dāng)單根的線繩不被纏繞時，希望不對這些線繩進(jìn)行捻紗，所以，對于每一卷最好滾動地取出。周期性地，當(dāng)為了由滾筒把焊接好的地毯移出而停止時，可以同時如所需要的那樣補(bǔ)充單個的線繩卷。可以采用更多的線繩架組件，從而使卷的更換變得更容易。通常，對于紗線產(chǎn)品的改變，不改變線繩。
圖2示出了毛絨線形成組件38的2-2向的端視圖，并示出了采用一個四根毛絨線的芯軸74的一個基本的單一芯軸毛絨線形成裝置72的細(xì)節(jié)。毛絨線形成裝置72的主要部件是四側(cè)面的芯軸74，一個框架75，一個紗線纏繞裝置76，兩個超聲焊接組件78和80，一個紗線供料組件84，一個切斷裝置86，和一個毛絨線驅(qū)動組件88。通過一個空轉(zhuǎn)供料滾輪90和受驅(qū)動的供料滾輪92把紗線40送進(jìn)，圍繞著樞軸96起作用的液壓缸體94把這兩個滾輪擠壓在一起，把紗線40夾住，對于每個芯軸可以包括一個或多個紗線端部。通過一個空轉(zhuǎn)供料滾輪98和受驅(qū)動的供料滾輪100把線繩30，32，34和36送進(jìn)，圍繞著樞軸104起作用的液壓缸體102把這兩個滾輪擠壓在一起。四根線繩被送到芯軸74的進(jìn)口端106，在那里引導(dǎo)每根線繩通過在芯軸中的一個中心中空件里的一個分開的管，保持這些線繩彼此分開，防止纏結(jié)。在芯軸的在切斷裝置86的下游的一側(cè)上的托架107把該芯軸裝接到框架75上，這一結(jié)構(gòu)使得被纏繞的紗線由芯軸脫開，并形成四根分開的絨毛被切斷的毛絨線。通過一個空轉(zhuǎn)出口滾輪109和受驅(qū)動的出口滾輪111把毛絨線42′，44′，46′和48′送進(jìn)，圍繞著樞軸121起作用的液壓缸體119把這兩個滾輪擠壓在一起，把這些毛絨線夾住。受驅(qū)動的滾輪111有凹槽，以便裝＂U＂字形的毛絨線，空轉(zhuǎn)滾輪109有配合進(jìn)凹槽的肋，使毛絨線在其中。
圖4示出了該芯軸的紗線進(jìn)入的進(jìn)口端106和紗線出去的出口端108。圖5為出口端的一個放大的截面圖，該圖示出了對于每根紗線的一個返回輪，該輪由在芯軸74的中心的一個中空的通道110引導(dǎo)該紗線。輪112引導(dǎo)紗線30，輪114引導(dǎo)紗線32，輪116引導(dǎo)紗線34，輪117引導(dǎo)紗線36。把這些紗線由通道110引導(dǎo)到在芯軸角部上的凹槽中，如下面將討論的那樣。
纏繞裝置76把紗線圍繞著芯軸纏繞，并在芯軸的角部上的凹槽中的支承線繩上纏繞，該纏繞裝置包括一個中空的梭芯118，它帶有一個紗線進(jìn)口端120和一個紗線出口端122。裝設(shè)到框架75上的一個支承組件124把該梭芯可旋轉(zhuǎn)地保持住。通過一個皮帶輪和皮帶裝置128起作用的一個馬達(dá)126使該梭芯旋轉(zhuǎn)。當(dāng)紗線40圍繞著芯軸74纏繞時，線繩30，32，34和36沿著芯軸在軸向上向前進(jìn)(向下)，攜帶著線繩和紗線離開纏繞裝置，并到達(dá)超聲焊接組件78和80。
圖3示出了焊接組件78的等角投影圖，此組件與組件80相同，托架，比如托架130和132把兩個組件都以在芯軸74的相對的側(cè)面上對準(zhǔn)的方式裝到框架75上?；镜暮附咏M件包括一個被裝接到一放大器135上的超聲焊頭134和一個裝接到框架138上的超聲驅(qū)動器136?？蚣?38被裝到四桿連動組件140上(示出了兩根桿)，此連動組件被裝接到托架132上。在桿端146上的U形托架144把液壓缸體142裝設(shè)到框架138上，并且液壓缸體142被裝接到缸體端部上的托架130上。液壓缸體桿端部146的運(yùn)動使得超聲驅(qū)動器，放大器和焊頭組件以向前的方向運(yùn)動，離開芯軸，同時保持與芯軸74垂直，從而擠壓在焊頭與芯軸上的線繩之間的紗線；在這種狀態(tài)下的芯軸用作一個超聲砧座。把紗線與線繩擠壓在一起，同時把超聲能量施加到焊頭上，使得紗線和線繩被迅速加熱，從而使紗線纖維彼此熔化，并在它們接觸的部位對線繩熔化。紗線不會粘到焊頭上，線繩也不會粘到芯軸上。液壓缸體的壓力確定了在芯軸與焊頭之間和它們中間的紗線與線繩之間所施加的擠壓作用力。這一作用力是確定耦合到紗線和線繩上的超聲能量的數(shù)量的一個重要因素。另外的因素是焊頭的振動的振幅和頻率。
圖6A-C示出了焊頭的形狀，該焊頭容許一個焊頭一次把兩根線繩焊接到紗線上。這樣，為了焊接沿著一個有四個側(cè)面的芯軸引導(dǎo)的四根線繩只需要兩個焊頭。焊頭134有兩個帶角度的表面148和150，此二-表面分別對著芯軸74的角部152和154擠壓紗線和線繩(二者都沒有示出)。這些表面足夠地長，從而如果使用一個較大的芯軸74a，相同的焊頭134仍然可以對著芯軸74a的角部把紗線和線繩接合起來。對于如所示出的一個正方的芯軸，表面148和150與芯軸的側(cè)面156成45度角，如標(biāo)號158所示。對于一個焊頭在兩個相鄰的角部上焊接的六角形的芯軸來說，這個角度將是30度。在圖6B中以放大的剖面圖示出了表面154(和表面156)的形狀，它有一個帶角度的引入端，此端有一曲率半徑160，用來引導(dǎo)在焊頭下面的紗線。紗線可以以箭頭162的方向前進(jìn)。在圖6C中，焊頭134的深度164很小，使得由表面148和150的長度所產(chǎn)生的焊頭應(yīng)力為最小，并且，此深度足夠地大，以便清除預(yù)期與所想要用的芯軸一起使用的所有紗線。焊頭134的寬度166大約為0.5英寸，此寬度與超聲的振幅，頻率，以及驅(qū)動器的功率有關(guān)。
參見圖5，每個焊頭，比如焊頭134，被用來把兩根支承線繩，比如線繩30和36，焊接到纏繞在其上的紗線40上。最好通過設(shè)置焊頭134的帶角度的表面148和150來完成這一工作，這樣，這些表面基本上垂直于通過線繩并平分由在每根線繩的兩側(cè)的紗線所確定的包含角的假想平面。這樣，當(dāng)把紗線切斷形成絨毛被切斷的毛絨線時，在線繩的兩側(cè)的毛絨線在毛絨線的基底上形成相同的角度，這些毛絨線被焊接在該基底上。假想平面153通過線繩30，并平分在線繩30上彎曲的紗線40的端部157和159之間的包含角155。表面150基本上垂直于平面153，如以標(biāo)號161所表示的那樣。類似地，假想平面163通過線繩36，并平分在線繩36上彎曲的紗線40的端部167和169之間的包含角165。表面148基本上垂直于平面163，如以標(biāo)號171所表示的那樣。注意，假想平面153和163也在芯軸74的截面的中心或形狀中心處相交。
參見圖4和5，把紗線40在芯軸74的側(cè)面上的四個隔離體168，170，172和174上纏繞。這些隔離體被保持在芯軸的側(cè)面中的淺的狹縫中。這些隔離體的用途是增加在紗線被焊接之前由紗線看上去的芯軸的周長。這些隔離體在鄰近焊頭134和134′的位置176處終止。如果紗線是尼龍6-6，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，紗線由于超聲加熱后的冷卻而顯著地收縮，所以，當(dāng)紗線運(yùn)動離開焊頭時，它越過在176處的隔離體，并可以收縮到一個較小的周長，而不會粘接到芯軸上。
在焊接之后，必須把紗線40切斷，以便把它由芯軸74脫開。當(dāng)嚴(yán)格地在線繩之間的中間切斷時，被切斷的端部可以確定當(dāng)把毛絨線裝配進(jìn)一地毯中時紗線的最后的毛絨高度。當(dāng)嚴(yán)格地切斷和組裝時，在最后的地毯產(chǎn)品中不需要進(jìn)一步的毛絨剪切，但是，對于某些產(chǎn)品來說，進(jìn)行剪切可能仍然是優(yōu)選的。在圖2中的切斷裝置86由四個旋轉(zhuǎn)的圓形刀片構(gòu)成，每個刀片壓靠著固定到芯軸上的一個底刀。在圖4中示出了被裝在芯軸74的一個狹縫180中的一個這樣的底刀178。圖7A示出了由圖2的7-7向的剖面圖。用鍵把圓形的刀片182可旋轉(zhuǎn)地裝到軸184上，該刀片在軸向上可以沿著軸滑動，彈簧186把刀片對著底刀178推。圓形的夾緊裝置188和190一個在刀片的一側(cè)，這些夾緊裝置把紗線和支承線繩牢固地固定在芯軸的角部上的凹槽中。軸184可旋轉(zhuǎn)地支承著這些夾緊裝置，但是這些夾緊裝置不受來自軸184的扭轉(zhuǎn)力矩；并且，這些夾緊裝置在軸向上可以沿著軸滑動。這些夾緊裝置可以自由地旋轉(zhuǎn)，與由線繩的運(yùn)動驅(qū)動的軸無關(guān)。彈簧192和194分別把夾緊裝置188和190分別壓向芯軸74的角部196和198。夾緊裝置把線繩(以及焊接到該線繩上的紗線)牢固地固定在芯軸的角部上的凹槽中，同時刀片把一個切割作用力施加到表面紗線上，把它切斷。把軸184可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體200中，馬達(dá)202(部分地示出)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動該軸。圖7B示出了在芯軸74的角部的一個凹槽197的一個放大了的圖。該凹槽的深度為199。深度199可以在線繩的厚度的大約25％與75％之間，以便把它牢固地固定住，并且在焊接的過程中仍然不會干擾焊頭的表面148和150，并仍然支承著紗線，不受芯軸的限制，用來在焊接之后沿著芯軸進(jìn)行運(yùn)送。
當(dāng)沿著芯軸74推進(jìn)焊接了的紗線和線繩時，對著旋轉(zhuǎn)的刀片182拉動紗線，當(dāng)紗線被截在刀片與底刀之間時，刀片把紗線切斷。圖8示出了刀片182，底刀178，芯軸74和紗線40的示意性剖面圖。把紗線以箭頭204的方向帶進(jìn)刀片與底刀之間的相交部位206，在這一部位刀片切過紗線。為了有效地切斷尼龍6-6紗線，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在周邊涂有無定形金剛石(可以由Tetrabond，Inc.得到，它是在Rockaway，NJ的Multiarc，Inc.的子公司)的C-11級亞微米的碳化鎢的刀片材料對著D2高速工具鋼的底刀工作得很好。參見圖7C，進(jìn)行涂覆的刀片的部分最好是部分203，205和207。無定形的金剛石涂層有大約6000單位的Vickers硬度。另外的可以工作得很好的涂層是2微米的碳化鈦化學(xué)蒸氣沉積的涂層以及2微米的氮化鈦的進(jìn)一步涂層。這樣的涂層可以有大約2600單位的Vickers硬度。為了改善刀片和底刀表面的壽命，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用一個涂敷氈墊208把水和一種紗線涂層，比如一種磷酸烷基酯，的冷卻潤滑劑施加到刀片表面上是有用的，靠采用靜脈內(nèi)點(diǎn)滴系統(tǒng)209或類似裝置使該氈墊保持濕潤。這樣的涂層可以是Zelex NK，它可以由在Wilmington，DE的E.I.DuPond Co.得到，它作為一種防靜電紗線涂層銷售。把它與蒸餾水混合，以在混合物中涂層的體積百分比為0.5-2.0％。相信，使刀片在紗線前進(jìn)的方向旋轉(zhuǎn)，并以稍高于(大約3-10％)紗線在刀片下通過的速度的一個周邊速度旋轉(zhuǎn)，在切斷紗線方面刀片最有效，而沒有過度的磨損。相信，低速會降低磨損速率，并且，該旋轉(zhuǎn)方向使切斷過程中任何紗線張力的增加降到最低。這造成了與鋸斷作用相比較的剪切作用，在鋸斷作用中，刀片的周邊速度比紗線前進(jìn)的速度要快得多(大約要大500-1000％)。然而，當(dāng)?shù)镀耘c紗線前進(jìn)的方向相反的方向旋轉(zhuǎn)和/或以高速度旋轉(zhuǎn)時，可以出現(xiàn)可按受的切斷，這樣，出現(xiàn)鋸斷作用。當(dāng)采用剪切作用時，在刀片上的切割邊緣角度210(圖7A和7B)最好大約為75度(對于鋸斷作用為45度)，并且，在切割邊緣的被涂部分203，205和207上的涂層的均方根值(rms)為大約1-2微英寸。雖然已經(jīng)描述了一種靜止的底刀和裝了彈簧的刀片，用來把刀片與底刀壓在一起，但是把刀片182固定地安裝在軸184上并使底刀178可以在芯軸74上移動和對著刀片18裝上彈簧也是可以的。
當(dāng)切斷芯軸上的紗線時，可以用兩個刀片(并且在同時)切斷芯軸的在相同的縱向位置處的相對側(cè)面上的紗線，因為在相對的側(cè)面上的切割器彼此沒有干擾。也可以用沿著芯軸在縱向上分離開的切割器進(jìn)行切斷。這是可能的，因為夾緊裝置把線繩和裝上的紗線牢固地固定在芯軸的角部上的凹槽中，這是由于在切斷的過程中切割器把不大的張力施加到紗線上。夾緊裝置對抗這一張力，把線繩拉出凹槽。圖9示出了帶有刀片212和214的兩個切割器，它們可以在芯軸74的相對的側(cè)面上的相同的縱向位置。在這些情況下，當(dāng)進(jìn)行切斷時，旋轉(zhuǎn)的夾緊裝置216和218固定被刀片212切斷的紗線，并且，夾緊裝置220和222固定用于刀片214的紗線。所示出的夾緊裝置與刀片對準(zhǔn)，但是如果它們被設(shè)置在與刀片分開并位于鄰近刀片的上游側(cè)，更靠近紗線被切斷的相交部位206(見圖8)，它們也可以工作。
圖15示出了帶有切割器的兩個芯軸組件215，這些切割器可以分享用來使切割軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達(dá)。在一種設(shè)置中，馬達(dá)224可以通過一個皮帶和皮帶輪裝置(未示出)驅(qū)動對于芯軸232的切割器軸230和對于芯軸228的軸226。在另一種設(shè)置中，可以把對于芯軸228的刀片234和對于芯軸232的刀片236裝設(shè)在相同的軸238上，馬達(dá)242通過一個皮帶和皮帶輪裝置240驅(qū)動此軸。芯軸和被裝設(shè)到托架107上的切割器的這一設(shè)置得到了一種緊湊的低成本的組件，它可以容易地進(jìn)行維修和保養(yǎng)處理。在這一設(shè)置中，首先在每個芯軸上在箭頭260的相同的縱向位置進(jìn)行兩次切斷，接著在箭頭262的位置在每個芯軸上進(jìn)行一次切斷，隨后，在箭頭264的位置在每個芯軸上進(jìn)行一次切斷。在一個給定的芯軸上，可以改變這一2∶1∶1的切斷順序，而不影響在芯軸上的毛絨線的產(chǎn)生；例如，另外的切斷順序可以是1∶2∶1或1∶1∶2。有更多或更少的切割器馬達(dá)，皮帶驅(qū)動裝置和切割器軸的其它設(shè)置是可能的，而不會影響質(zhì)量和兩個芯軸毛絨線組件215的操作。
參見圖10的底部，在雙芯軸組件上有多個毛絨線引導(dǎo)皮帶輪。對于芯軸228，皮帶輪244和246分別引導(dǎo)由芯軸角部248和250出來的毛絨線；皮帶輪252和254分別引導(dǎo)由芯軸角部256和258出來的毛絨線。對于芯軸232有一個類似的皮帶輪設(shè)置。每個皮帶輪有一個凹槽，容納毛絨線，使線繩的那一側(cè)朝向皮帶輪的輪轂，并使毛絨朝向皮帶輪的周邊。每個雙芯軸組件制作8根毛絨線。
圖11為示于圖1的毛絨線形成組件38的細(xì)節(jié)圖。在9個位置示出了圖10的雙芯軸組件215，比如橫截著形成組件38的寬度的位置54，56，58和60，提供72根毛絨線。形成組件38對于所有72根毛絨線有對于線繩的共同的入口擠壓滾輪和對于絨毛紗線的共同入口擠壓滾輪，并對于72根毛絨線有共同的出口擠壓滾輪。參見圖2討論線繩入口擠壓滾輪，該入口擠壓滾輪被示出為空轉(zhuǎn)送料滾輪90和由馬達(dá)93旋轉(zhuǎn)的受驅(qū)動的送料滾輪92。參見圖2討論紗線入口擠壓滾輪，該入口擠壓滾輪被示出為空轉(zhuǎn)送料滾輪98和由馬達(dá)101旋轉(zhuǎn)的受驅(qū)動的送料滾輪100。參見圖2討論毛絨線出口擠壓滾輪，該出口擠壓滾輪被示出為空轉(zhuǎn)出口滾輪109和由馬達(dá)113旋轉(zhuǎn)的受驅(qū)動的出口滾輪111。用來把毛絨線引導(dǎo)到滾筒組件49(見圖1A)的一個毛絨線引導(dǎo)滾輪266處在形成組件38的頂部。
也可以有對于芯軸的纏繞裝置的組合驅(qū)動。例如，一個馬達(dá)可以驅(qū)動對于5個雙芯軸組件的5對纏繞裝置，并且，一個馬達(dá)可以驅(qū)動對于其余的4個雙芯軸組件的4對纏繞裝置。這樣的設(shè)置可以采用一個皮帶和皮帶輪系統(tǒng)，如在圖11中在箭頭268處部分地示出的那樣?？蚣?5把毛絨線組件38的所有部件固定在一起。
在滾筒組件49中，有多個毛絨線引導(dǎo)件，用來精確地把多個毛絨線引導(dǎo)到底布上，并引導(dǎo)到超聲焊頭的下面，用來進(jìn)行焊接。圖12A示出了用來焊接間隔緊密的多根毛絨線的第一毛絨線焊接焊頭270和第二焊頭271的放大了的側(cè)視圖；以及用來把間隔緊密的多根毛絨線引導(dǎo)成與第一焊頭270對準(zhǔn)的一個毛絨線焊接引導(dǎo)件272。每個焊頭被裝進(jìn)一類似于在圖5中所示出的那種組件的一個焊接組件中，用來把紗線焊接到芯軸上的支承線繩上。在徑向上對每個焊頭施加作用力，比如如圖所示地對于焊頭270以箭頭274，對著底布基底50和對著滾筒52擠壓毛絨線。第一焊頭被用來把毛絨線輕微地點(diǎn)焊到底布上，同時保持由引導(dǎo)件272所確定的對準(zhǔn)，焊頭271可以把更多的能量施加到仍然是熱的毛絨線上，把它牢固地裝接到底布上。兩個焊頭的加合效應(yīng)可以把大量的能量快速地加到對毛絨線的焊接中。應(yīng)該保持焊頭270和271之間的距離273較短，以便得到這一效應(yīng)的利益，但這一距離也提供了一定的時間，用來使來自第一焊頭的熱量穿透支承線繩。在不需要快速地添加大量能量的低速的情況下，可能只需要第一焊頭。當(dāng)把表面紗線焊接到在毛絨線形成芯軸上的線繩上時，這一雙焊頭技術(shù)也可能是有用的。例如，在圖13A-E中更詳細(xì)地示出了焊頭270。在圖13A中的焊頭有四個叉形件276，278，280和282，把每個設(shè)計成裝配在單根的毛絨線上的毛絨之間，并在毛絨的底部與支承線繩相接觸。叉形件之間的間隔284與在成品地毯上的所希望的毛絨線的間隔相同。對于不同的毛絨線的間隔，可以使用帶有相應(yīng)的叉形件間隔的不同的焊頭。叉形件的高度286與成品地毯中所希望的最大毛絨高度的毛絨線上毛絨的最大長度相對應(yīng)。焊頭有圖13B中的所示的長度288，此長度與超聲的振幅，頻率，以及驅(qū)動器的功率有關(guān)。圖13C示出了叉形件282的前端290和尾端292的典型細(xì)節(jié)，示出了一個不大的半徑294，以幫助在焊頭的下面平滑地引導(dǎo)毛絨線。圖13D示出了叉形件的另一種可能的形狀，其中半徑294′在叉形件的長度上伸展，這樣，當(dāng)毛絨線在焊頭的下面滑動時，逐漸地施加壓力。其它的形狀也可能是有利的，第一焊頭270可以有與第二焊頭271不同的形狀。圖13E示出了叉形件282的頂部296的形狀的典型細(xì)節(jié)，它有一個中凹的表面298，該表面沿著叉形件的長度288引導(dǎo)支承線繩，在焊接過程中保持該線繩不滑到側(cè)面，由叉形件下面滑出。這一中凹的表面在整個半徑290和294′上伸展，在焊頭的壓力和振動施加到毛絨線上之前幫助使毛絨線的線繩的軌跡在焊頭的下面。
參見圖12B，引導(dǎo)件272有多個狹縫，比如狹縫300，它有一個很窄的寬度302，這迫使毛絨線上的毛絨彼此朝向，并迫使毛絨在支承線繩的上方。對于多根毛絨線的狹縫收縮成等于在最后的地毯組件中所想要的毛絨線的間隔的一個間隔。這些狹縫把適當(dāng)間隔的毛絨線引導(dǎo)到焊頭，此焊頭有同樣間隔的叉形件，并且此焊頭緊靠著引導(dǎo)件272的端部304。毛絨線以對于滾筒的表面大約15度的一個角度趨近該焊頭，這樣，在焊頭中的中凹的表面幫助使毛絨線的軌跡定位。在叉形件上，對于被引導(dǎo)到其上的毛絨線的毛絨分開，從而一排毛絨沿著一個叉形件的一側(cè)通過，另一排毛絨沿著叉形件的另一側(cè)通過，叉形件296的頂部在支承線繩的上方，并對它施加壓力。在焊頭270的一側(cè)，犁形件263必然把先前焊接的毛絨線推到側(cè)面，從而單個的毛絨不會被截留在被引導(dǎo)的毛絨線的下面，并在焊頭下面被焊接。在焊頭270的相對的側(cè)面308上，通常沒有先前被焊接的毛絨線存在，所以把一個支承指狀件310安裝到引導(dǎo)件272上，支承在焊頭的那一側(cè)面上的外部毛絨。指狀件310鄰近焊頭271伸展，并越過焊頭伸展，把毛絨向上固定，直到焊接冷卻下來。如果外部的毛絨不被指狀件310支承，則發(fā)現(xiàn)，在加熱的過程中和當(dāng)被焊接的毛絨線冷卻時，外部的毛絨傾向于向下覆蓋，從而在最后的地毯組件中這一排毛絨產(chǎn)生一個與相鄰的一排不同的可以看得見的＂條紋＂，甚至在毛絨的剪切之后有這樣的條紋，這樣，地毯有一個被稱為條痕的缺陷。
在滾筒52上的焊接完成之后，滾筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一個短的距離，可以使裝在引導(dǎo)件300下面的一塊板265沿箭頭267的方向壓靠。該板265被壓在被引導(dǎo)的但還未被焊接的毛絨線和焊頭270，271的下面，這樣，可以把引導(dǎo)件，毛絨線和焊頭提升起來，用來把毛絨線切斷，把成品的地毯移開，以及把一塊新的底布穿進(jìn)到滾筒上?？梢园岩龑?dǎo)件，毛絨線和焊頭降下，并把板抽出，從而毛絨線處于對著新的底布的位置，在準(zhǔn)備用來進(jìn)行焊接的焊頭的下面，重新開始制作地毯的過程。
圖14示出了皮帶組件311的一個側(cè)視圖，該組件是對于滾筒組件的一個替代，在該組件中，多個滾輪312，314，316和318支承著無端的環(huán)形底布基底50，而不是像圖1A中所示的一個單一的大滾筒52。這樣，可以提供一個大的底布環(huán)，用來制作一個長的地毯，而沒有一個大直徑滾筒的費(fèi)用。滾輪316能容易重新定位，改變該環(huán)的長度，以適應(yīng)地毯塊的尺寸。圖14的實施例也橫過在滾輪312的長度上的毛絨線組，該滾輪保持靜止不動，與圖1A的實施例不同，在那里毛絨線保持不動，而滾筒橫過毛絨線組之間的距離?；瑒蛹?20攜帶著毛絨線引導(dǎo)組件322和324，第一焊接組件326，第二焊接組件328，以及毛絨線焊接引導(dǎo)件272′。這兩個焊接組件與圖5中所示的組件類似，但是，帶有圖13A的焊頭。靜止不動的桿330和可旋轉(zhuǎn)的帶螺紋的桿332支承著滑動架320，桿332由一個被安裝的馬達(dá)(未示出)驅(qū)動；該帶螺紋的桿與在滑動架320中的一個帶螺紋的螺母相接合。馬達(dá)334通過一皮帶和皮帶輪系統(tǒng)336驅(qū)動滾輪312。滾輪314，316和318中的一個或多個可以是中間稍微隆起的，保證底布基底的軌跡在支承滾輪上的一個固定的位置。對于底布的一個邊緣引導(dǎo)件，比如邊緣引導(dǎo)件338，也可以幫助軌跡的定位?？蚣?40支承著皮帶組件311的所有部件。當(dāng)圖1A的系統(tǒng)運(yùn)行但采用皮帶組件311時，可能會希望把皮帶組件90取向成與所示出的毛絨線42，44，46和48的方向成90度，從而它們可以與橫向移動的滑動架320的行進(jìn)方向?qū)?zhǔn)，這樣，在橫向移動的過程中毛絨線的角度可以不改變。
皮帶組件311可以與多組毛絨線一起運(yùn)行，如參考著圖1A所描述的那樣，或者，它可以只與一組毛絨線一起運(yùn)行，該毛絨線橫截著滾輪312的整個長度在橫向上移動，滾輪312用做對于這一組件的超聲砧座。這樣，只需要制作非常少的毛絨線，并只需要非常少的表面紗線供應(yīng)卷和支承線繩卷。這形成一種低成本的地毯組裝系統(tǒng)，但是，該系統(tǒng)的生產(chǎn)率比在圖1A中所示出的系統(tǒng)要低得多。對于某些情況，這可能是優(yōu)選的。例如，如果希望在銷售的地方制作地毯，這種運(yùn)行方式的低成本和緊湊的優(yōu)點(diǎn)可能是特別希望的。
圖15示出了一個卷繞組件342的側(cè)視圖，該組件為所討論的滾筒組件49和皮帶組件311的一種替代。在該卷繞組件342中，地毯的整個寬度所必須的多根毛絨線被引導(dǎo)到一個焊接滾輪344上，在那里它們與一細(xì)長卷的底布基底50連接，并被焊接到該卷底布上，制作出一整卷地毯；或者，如果底布可以被拼接起來提供一個沒有終端的供應(yīng)，支承線繩可以被拼接起來提供一個沒有終端的供應(yīng)，并且，可以在飛輪上在橫向上把地毯切斷；可以進(jìn)行連續(xù)制作地毯的過程。可以把地毯纏繞成卷，或可以把地毯切斷成間斷的長度，并重疊起來。如果希望制作12英尺的全寬度地毯，圖1A中所示的毛絨線組件38的數(shù)目必須增加到10倍，提供大約720根毛絨線，并且相應(yīng)地增加表面紗線架的數(shù)目，比如62，和支承線繩架的數(shù)目，比如68。另外，可以把附加的雙芯軸組件添加到毛絨線形成組件38上，這樣可以只需要五個這樣改進(jìn)了的組件38。
在圖15中，卷繞組件可以采用討論過的頂側(cè)焊接技術(shù)，在此技術(shù)中，把毛絨線引導(dǎo)到叉形焊頭的下面，或可以采用底側(cè)面焊接，如將參考著圖15和16A-D討論的那樣。卷繞組件342包括一個焊接滾輪344；多個焊接組件，比如346，348，350和352；底布基底支承裝置353；毛絨線引導(dǎo)組件354和356；焊接滾輪驅(qū)動馬達(dá)358；地毯驅(qū)動滾輪360以及地毯擠壓組件362；所有這些都裝設(shè)到框架364上。
首先在引導(dǎo)組件354中的四個間隔開的高度上引導(dǎo)來自毛絨線組件38的毛絨線，引導(dǎo)組件354把毛絨線分離開，接近它們在地毯結(jié)構(gòu)中所要求的最后間隔。四根相鄰的毛絨線中的每一根在不同的高度上，為的是容易處理和防止纏結(jié)。引導(dǎo)件354包括帶有不同寬度的狹縫的一個不動的滾輪；該滾輪可以周期性地旋轉(zhuǎn)一圈的一部分，以便使磨損均勻。把毛絨線保持在引導(dǎo)組件356中它們被引導(dǎo)的高度上，在該引導(dǎo)組件356中得到在地毯中所想要的毛絨線到毛絨線的最后間隔。圖16A示出了在引導(dǎo)組件356中的通道，比如下通道363。每個通道有被切成圓角的入口，比如在通道363中的入口365，把毛絨，比如毛絨對367，369和375，由它們的帶角度的取向引導(dǎo)成如圖所示的平行的取向。
重要的是使毛絨線的角度向下，以角度371越過被切成圓角的入口365的圓角部分373，這樣，當(dāng)毛絨進(jìn)入引導(dǎo)件356時毛絨＂成扇狀散開＂，并且毛絨不會與毛絨線上的其它毛絨纏結(jié)。這一角度應(yīng)該在大約5-45度之間，最好，大約為20度。重要的是，當(dāng)毛絨線進(jìn)入引導(dǎo)件356時，使毛絨線保持彼此分開，并使它們彼此不會纏結(jié)。實現(xiàn)這一點(diǎn)是靠進(jìn)入引導(dǎo)件的多個高度的交錯的路徑。例如，對于如所示出的毛絨對367和375，每第四根毛絨線處于相同的高度，它們分離開足夠遠(yuǎn)，使得毛絨367不會與毛絨375纏結(jié)。相鄰的毛絨線367和369在豎直方向上交錯分離開一個足夠的距離，從而毛絨367不會與毛絨369纏結(jié)。多根圓桿，比如桿377和379，被分離開，在引導(dǎo)件356的前面，在不同的高度上對著毛絨輕微地刷(只示出了兩根)，防止當(dāng)毛絨線進(jìn)入引導(dǎo)件356時它們偏離向上的取向；這確保了毛絨線的線繩將在引導(dǎo)件356的通道363中對中。
引導(dǎo)組件356把毛絨線引導(dǎo)進(jìn)焊接滾輪344上的凹槽中，以毛絨面朝下進(jìn)入凹槽，并使支承線繩被支承在把凹槽分開的肋的頂部上。圖16B示出了引導(dǎo)件356的一個側(cè)截面和焊接滾輪344的一部分。一根毛絨線，比如毛絨線48，首先在成圓角的入口365和成圓角的角部366上作一個帶角度的轉(zhuǎn)彎，沿著通道363向下，通過一個犁形件370，以角度372在通道363的底部的端部396的一個成圓角的角部上作另一個帶角度的轉(zhuǎn)彎，并被引導(dǎo)到肋374上，使毛絨向下在肋的每一側(cè)的凹槽中，比如在凹槽376中。焊接滾輪344以箭頭378的方向旋轉(zhuǎn)。重要的是，毛絨線以角度372作一個突然的轉(zhuǎn)彎，接近肋374，所以毛絨快速地和被強(qiáng)迫地通過一個短的距離由引導(dǎo)件到滾輪，避免了毛絨進(jìn)入并被保留在凹槽，比如凹槽376，中而出現(xiàn)的問題。角度372應(yīng)該在大約45度到135度之間，最好大約為90度。為了進(jìn)一步確保毛絨線牢固地在凹槽中，并確保線繩對著肋374，可以采用一個滾輪380對著滾輪344向毛絨線施加壓力。在滾輪344的半徑上彎曲的毛絨線中的張力保持毛絨線在滾輪344上的位置，直到底布在其位置為止。圍繞著引導(dǎo)滾輪382引導(dǎo)底布50，該引導(dǎo)滾輪與滾輪344上的毛絨線的背面相接觸。底布處于張力的作用下，該張力把毛絨線和底布保持在滾輪344上的位置，直到焊頭，比如焊頭384可以把底布焊接到毛絨線上為止，以滾輪344上的肋做為超聲的砧座。
圖16C示出了另一幅圖，示出如何把毛絨線由引導(dǎo)件356中的通道引導(dǎo)到在焊接滾輪344中的凹槽中。例如，包括支承線繩386和第一排毛絨388以及第二排毛絨390的毛絨線48向下通過通道363，朝向翅片391，該翅片為在犁形件370上的多個翅片之一。為了清楚起見，略去了在相鄰?fù)ǖ乐械拿q線。在平行的板392和394之間形成了通道363，這些板向下伸展，越過通道363的底部的端部396，并進(jìn)入滾輪344上的凹槽。板392伸展進(jìn)凹槽376，而板392伸展進(jìn)凹槽376′。肋374在板392和394的端部之間伸展，這些板伸展進(jìn)凹槽。翅片391與肋374對準(zhǔn)，并沿著通道363伸展，在兩排毛絨388和390達(dá)到肋374之前把它們分開。翅片391有一個尖端398，面對著毛絨線前進(jìn)的方向，當(dāng)毛絨排經(jīng)過時幫助把它們分開。肋374的頂部有一個中凹的表面400，容納支承線繩，并保持該線繩不會由肋的頂部落下，落進(jìn)相鄰的凹槽中。如果在最后的地毯結(jié)構(gòu)中由一根毛絨線到另一根毛絨線的間隔(節(jié)距)被改變，可以改變引導(dǎo)組件356和焊接滾輪344，并用有新的間隔的引導(dǎo)件和滾輪來替代。如果在第一位置提供了對于毛絨線的狹縫的必要數(shù)目，可以不需要改變引導(dǎo)件354。
圖16D示出了穿過焊接滾輪344的一個剖面，示出了底布50如何在毛絨線，比如毛絨線48和46，上定位，以及超聲焊頭384如何對著肋374和374′把它們擠壓在一起，進(jìn)行焊接。只采用一個超聲驅(qū)動器和放大器，焊頭384就可以一次焊接多根毛絨線；例如，相信，用單一的焊頭/驅(qū)動器/放大器可以可靠地一次把八根毛絨線焊接到底布50上。
圖17A示出了一個用來從背表面焊接在卷繞組件342上的多根毛絨線的典型的焊頭384。焊頭384的邊緣402和404可以伸展越過焊頭體，形成焊接表面406。焊接表面406的長度408(見圖17B)與超聲的振幅，頻率，以及驅(qū)動器的功率有關(guān)，表面最好有半徑410的型線，如在圖17C的放大圖所看到的那樣。半徑410幫助引導(dǎo)底布和在焊頭下面的毛絨線，同時該焊頭擠壓它們并把它們焊接在一起。在圖15中示出了多個焊接組件，用來完成間隔緊密的可靠的焊接。多個與組件346對準(zhǔn)的焊接組件把第一組多根間隔開的毛絨線輕微地點(diǎn)焊到底布上，而不會擾動由引導(dǎo)組件356所得到的在焊接滾輪344的肋上的對準(zhǔn)。與組件350對準(zhǔn)的多個焊接組件牢固地把第一組多根毛絨線焊接到底布上。多個與組件348對準(zhǔn)的焊接組件把第二組多根間隔開的毛絨線(由所有其余的毛絨線組成的)輕微地點(diǎn)焊到底布上，而不會擾動由引導(dǎo)組件356所得到的在焊接滾輪344的肋上的對準(zhǔn)。與組件352對準(zhǔn)的多個焊接組件牢固地把第二組多根毛絨線焊接到底布上。
在焊接之后，帶有被裝上的毛絨線的底布，現(xiàn)在是一種地毯結(jié)構(gòu)412，繞過滾輪414，并繞過驅(qū)動滾輪360。擠壓組件362把空轉(zhuǎn)滾輪416可作樞軸轉(zhuǎn)動地壓向驅(qū)動滾輪360，用來驅(qū)動地毯結(jié)構(gòu)412通過卷繞組件342。隨后，地毯結(jié)構(gòu)越過框架364，用來作進(jìn)一步的加工。
圖18示出了一個完整的地毯制作系統(tǒng)的布置圖，該系統(tǒng)包括多個毛絨線形成組件38和一個卷繞組件342。在示出的布置圖中，五個毛絨線形成組件38a，38b，38c，38d和38e被設(shè)置成每個提供144根毛絨線，對于12英尺寬的地毯產(chǎn)品總共720根毛絨線。這些毛絨線以一平行的排418被送到一卷繞組件342a，該卷繞組件被設(shè)計用來橫截著該組件的寬度接受720根毛絨線。在420提供了一卷底布基底。12英尺寬的底布基底50在一個90度轉(zhuǎn)彎的滾輪422上通過，并被送進(jìn)卷繞組件342a，用來焊接到毛絨線排上。每個毛絨線形成組件由一個紗線架供應(yīng)，比如對于組件38a的線架424，該線架對于一個形成組件中的每個纏繞裝置可以固定多至三個紗線端，或者108個運(yùn)行卷和108個連接卷；并由一個支承線繩架供應(yīng)，比如對于組件38a的線架426，它有144個運(yùn)行卷和144個連接卷。在428和430設(shè)置了傳統(tǒng)的卷材累積器，為的是提供連續(xù)的運(yùn)行。地毯結(jié)構(gòu)412a在結(jié)束處432被纏繞成一卷；地毯卷被積累，用來分段運(yùn)輸?shù)皆诒４鎱^(qū)域434的產(chǎn)品加工線。機(jī)器控制裝置405控制整個過程。操作面板407容許操作者輸入。散布的控制器409，411，413，415，417和419控制在毛絨線形成組件和卷繞組件上的超聲系統(tǒng)。
此毛絨線形成過程特別適合于采用預(yù)先染色的紗線(溶液染色的紗線)，因為所需要所紗線架可以比用傳統(tǒng)的地毯毛絨化操作所需要的明顯地小。當(dāng)為了對于地毯的每次顏色的改變必須改變線架時，一個小的線架是一個優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)預(yù)先染色的紗線被用于毛絨線地毯時，地毯結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過一個分開的膨松化過程，因為在傳統(tǒng)的地毯系統(tǒng)中提供膨松化的其它步驟，比如地毯染色操作和掛膠干燥操作，是不必要的。圖19示出了特殊的最后加工生產(chǎn)線，它包括一個把卷打開的裝置435，一個膨松加熱爐436，一個冷卻室438，一個傳統(tǒng)的剪切裝置440，一個檢查輸送裝置442，以及一個成卷裝置444。在卷繞之后，成品的地毯卷由一捆包機(jī)443捆扎起來，并放到臺子445上，等待發(fā)運(yùn)。在446，448和450設(shè)置了傳統(tǒng)的卷材累積器，為的是提供連續(xù)的運(yùn)行。在共同未決的申請RD-7035-P1中描述了膨松化過程和裝置，該申請在這里被結(jié)合進(jìn)來作為參考。
圖2中的毛絨線形成組件38和圖18中的組件38a-e要求某些特殊的控制考慮，可以參見圖2最清楚地討論這些考慮。為了開始和停止超聲焊接過程，并生產(chǎn)出可接受的產(chǎn)品，超聲焊頭的振幅和焊頭的壓力必須隨著毛絨線的速度的上升和下降而上升和下降。在穩(wěn)定狀態(tài)的運(yùn)行中，必須監(jiān)測和控制在紗線，支承線繩和毛絨線上的張力，并監(jiān)測超聲功率且將其控制為恒定值。例如，散布的超聲控制器409(在圖2中與毛絨線形成組件38一起示出)被連接到超聲驅(qū)動器136和136′上，而這些驅(qū)動器又連接到焊頭134和134′上。機(jī)器控制器405被連接到散布的控制器409和用螺旋線段示出的其它部件上，下面將討論。
除了參考著圖2已經(jīng)討論的那些部件以外，毛絨線形成組件也包括在切割器裝置86上的四個馬達(dá)；對于焊接組件78和80分別有電壓對壓力調(diào)節(jié)器452和454，缸體142和142′和超聲驅(qū)動器136和136′；對于缸體94，102和119分別有閥門456，458和460；以及為了監(jiān)測已經(jīng)完成的毛絨線之一上的張力的張力計462，和為了監(jiān)測相應(yīng)的線繩，比如線繩30，上的張力的張力計464。
馬達(dá)113是用來把線繩沿著芯軸的隆脊拉過芯軸74的，并用來在紗線被焊接到線繩上并被切斷之后拉動毛絨線。當(dāng)開動毛絨線形成組件時，伺服馬達(dá)113的速度由一個安裝的解析裝置監(jiān)測，缸體142和142′所施加的作用力增加，超聲驅(qū)動器136和136′所施加的焊頭振幅增加。作用力和振幅都以馬達(dá)113的速度的上升速率成線性比例關(guān)系增加?？紤]到焊頭和缸體有響應(yīng)延遲，也可以有某些不大的滯后，目的是使焊頭總把所有的紗線焊接到線繩上，而沒有過度的焊接和損壞任何紗線的纖維。機(jī)器控制器405控制該作用力，此控制器控制輸?shù)矫總€焊接組件上的每個電壓對壓力調(diào)節(jié)器，比如452和454，的單個信號。機(jī)器控制器405控制該振幅，此控制器控制輸?shù)矫總€焊接組件上的每個超聲驅(qū)動器，比如136和136′，的信號。當(dāng)馬達(dá)113上升到一穩(wěn)定狀態(tài)的速度時，機(jī)器控制器由振幅控制改變成功率或能量控制，維持穩(wěn)定的焊接條件。作用力被保持為常數(shù)，而改變振幅，以便對于每個超聲驅(qū)動器和焊頭保持不變的功率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，超聲驅(qū)動器的效率隨著在連續(xù)的操作過程中該單元被加熱而改變。維持功率不變的振幅的改變校正了效率的這一變化，從而得到穩(wěn)定的焊接。焊頭本身也已看到會加熱升溫，可以通過管道455和457對冷卻空氣進(jìn)行導(dǎo)向，限制焊頭焊接表面所受到的溫度上升；也可以把冷卻空氣導(dǎo)向朝著驅(qū)動器。
當(dāng)停止毛絨線形成時，機(jī)器控制器由不變的功率控制開始改變，實現(xiàn)與開動相反的步驟，隨著馬達(dá)113的速度的下降把振幅和作用力降下來。振幅的基礎(chǔ)值是剛剛在停止發(fā)生之前所采樣的振幅，因為振幅隨著不變的功率控制的進(jìn)行而變化。毛絨線速度由大約0-15 YPM上升的典型時間為大約3-5秒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，在啟動和停止時只需要改變作用力，而振幅保持不變，但是優(yōu)選的操作是同時改變作用力和振幅。
在直接耦合到滾筒組件49或皮帶組件311，或卷繞組件342上的毛絨線形成組件的運(yùn)行過程中，對這些組件中的每個的驅(qū)動也拉動毛絨線，所以，必須用對于每個毛絨線形成組件，比如38，的單一的張力計462監(jiān)測毛絨線的張力。隨后，機(jī)器控制器405調(diào)節(jié)馬達(dá)113的速度，保持毛絨線的張力不變。這防止了張力過大和過松，這些可能擾亂形成毛絨線過程，并使毛絨線斷。類似地，也必須用對于每個毛絨線形成組件38的單一的張力計464監(jiān)測線繩的張力，機(jī)器控制器405調(diào)節(jié)馬達(dá)93的速度，保持線繩的張力不變。設(shè)置張力計462和458是為了在對紗線進(jìn)行焊接制作毛絨線之前和之后對同一根線繩的線路進(jìn)行測量。
紗線送料滾輪馬達(dá)101和纏繞裝置馬達(dá)126由機(jī)器控制器405控制，這樣，在被送進(jìn)芯軸74和被纏繞在芯軸上的紗線40中的張力保持不變。按照來自操作面板407(見圖18)的每個操作者的指示，控制器設(shè)定纏繞速度，得到所想要的沿著線繩每英寸線繩的數(shù)目。馬達(dá)101的速度被設(shè)定成正比于纏繞馬達(dá)126的速度，以便基于逐次逼近法得到所想要的張力。如果愿意，可以在送料滾輪92與梭芯進(jìn)口端120之間的紗線上使用一個張力計，幫助形成張力，并控制此張力，但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，固定的速度比會工作很好。
已經(jīng)示出了芯軸74為一種中空的結(jié)構(gòu)，支承線繩(和/或攜帶線繩)通過表面紗線的纏繞裝置內(nèi)的中心。其它＂中空的＂芯軸結(jié)構(gòu)可以工作得同樣好。圖20A示出了帶有三個臂的星形芯軸466，支承線繩(或攜帶線繩，如果所有支承線繩被焊接到纏繞在芯軸上的紗線的外面)通過芯軸的臂，比如470和472，之間的凹陷部，比如468。線繩由中心到隆脊，彼此橫截著。圍繞著芯軸設(shè)置了切割器，比如474，和超聲焊頭，比如476。圖20B示出了一種星形四臂的芯軸478，在此芯軸中，由中心到隆脊的線繩路徑最好不與臂的中心對準(zhǔn)。在圖20C中示出了芯軸的另一種改型，在此芯軸中，芯軸480只制作兩根毛絨線，并有對于線繩的引導(dǎo)管482和484?？梢园崖〖?86和488的表面設(shè)置成垂直于線繩路徑，如果線繩有平的或橢圓形的側(cè)面，使線繩的加捻最小。圖20D示出了帶有沿著一個邊緣的狹縫492的一種單根毛絨線芯軸490，該狹縫引導(dǎo)支承線繩，并提供切斷用的凹槽。圖20E示出了圖20D的芯軸的側(cè)視圖，示出了在芯軸的一個邊緣上的傾斜的端部494，幫助把紗線輸送到超聲焊頭上，因為在此邊緣沒有與紗線接合的支承線繩用來幫助運(yùn)送該紗線。在剛剛討論的另一芯軸實施例中，示出的切割刀片不需要底刀來實現(xiàn)紗線的切斷。圖20F示出了一個實體的芯軸496的側(cè)視圖。由關(guān)于芯軸498旋轉(zhuǎn)的分開的來源498和500供應(yīng)紗線。這樣，可以如圖所示地供應(yīng)線繩502和504，而不是沿著芯軸，從而該芯軸不需要是帶有對于支承線繩或攜帶線繩的通道的中空的或星形的形狀。
雖然已經(jīng)通過制作被切斷的絨毛地毯描述了本發(fā)明，但是毛絨線形成組件38可以與適宜于制作環(huán)形絨毛毛絨線的芯軸組件相配合。這樣的芯軸組件可以以環(huán)形絨毛毛絨線裝置和加工過程為基礎(chǔ)，這些裝置和過程已經(jīng)在1994年10月28日申請的共同未決的申請No.08/331,074中描述了，該申請在這里被結(jié)合進(jìn)來作為參考。在這種情況下，可能需要更多的芯軸，因為一個芯軸只制作一根環(huán)形絨毛毛絨線，盡管每根環(huán)形絨毛毛絨線有兩排環(huán)，從而在地毯中可能只需要較少的毛絨線就可以得到與切斷的絨毛毛絨線相同的覆蓋?？梢园循h(huán)形絨毛毛絨線送給如所描述的地毯形成組件49,311或342中之一，形成一塊環(huán)形絨毛毛絨線地毯?？梢圆捎妙愃朴趯τ谇袛嗟慕q毛毛絨線所描述的引導(dǎo)和焊接技術(shù)。對于環(huán)形絨毛地毯可以采用一個不同的最后加工生產(chǎn)線，這取決于地毯打算的用途。
權(quán)利要求
1.一種用于制作地毯的方法，它包括靠把紗線焊接到一根支承線繩上形成多根毛絨線；把毛絨線分成多組，把每組中的毛絨線設(shè)置成并排的一排，這些組彼此隔離開；把每組中的毛絨線焊接到連續(xù)的底布基底環(huán)上，每組由橫截著底布環(huán)的寬度與其它組的開始點(diǎn)對準(zhǔn)的一個開始點(diǎn)開始；以螺旋形的排列纏繞每組毛絨線，從而在沿著連續(xù)的底布環(huán)進(jìn)行第一螺旋之后，在剛剛焊接的每組毛絨線與在該組中已經(jīng)焊接的毛絨線并排地會合，并且，在沿著連續(xù)的底布環(huán)進(jìn)行最后螺旋的過程中，在剛剛焊接的每組毛絨線與在相鄰的組中已經(jīng)焊接的毛絨線并排地會合，并且，在相鄰的組的開始點(diǎn)，在剛剛焊接的每組毛絨線與在相鄰的組中已經(jīng)焊接的毛絨線并排地會合，這些毛絨線首先被焊接；停止焊接；以及把毛絨線和底布在開始點(diǎn)橫截著底布環(huán)的寬度對準(zhǔn)的位置切斷。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，靠在一個加了超聲能量的焊頭與一個砧座之間把紗線與線繩擠壓在一起實現(xiàn)把紗線焊接到線繩上，一個超聲焊頭同時把多根線繩焊接到紗線上。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，靠在一個加了超聲能量的焊頭與一個砧座之間把毛絨線與底布基底擠壓在一起實現(xiàn)把多組毛絨線焊接到底布基底上，一個超聲焊頭同時把多根毛絨線焊接到底布基底上。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在把多組毛絨線焊接到底布基底上的過程中，沿著每組毛絨線的邊緣的外部毛絨在焊接過程中被支承在與毛絨在內(nèi)部的毛絨線中的位置相同的位置，這些內(nèi)部的毛絨線中的毛絨被相鄰的毛絨支承著。
5.一種把兩根支承線繩焊接到纏繞在其上的紗線上的方法，它包括把一第一根線繩放在一第一凹槽中，并把一第二根線繩放在一第二凹槽中，所述凹槽在一個芯軸上的相鄰隆脊上，該芯軸用作一超聲砧座；在所述第一線繩上纏繞紗線，從而在第一線繩的兩側(cè)上的紗線確定了一第一包含角；在所述第二線繩上纏繞紗線，從而在第二線繩的兩側(cè)上的紗線確定了一第二包含角；以及用被單一的超聲驅(qū)動器施加能量的超聲焊頭對著兩根線繩向纏繞的紗線施加壓力，其中所述焊頭有一個與所述紗線接觸的第一表面，從而所述第一表面基本上垂直于一第一假想平面，該平面通過所述第一線繩并基本上平分所述第一包含角，并且，所述焊頭有一與所述紗線接觸的第二表面，從而所述第二表面基本上垂直于一第二假想平面，該平面通過所述第二線繩并基本上平分所述第二包含角。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其包括改變芯軸的周長的步驟，從而改變由一第一位置纏繞的紗線的周長，在該第一位置所述紗線首先在所述線繩上被纏繞到與所述焊頭相鄰的一第二位置，從而由第一線繩到第二線繩沿著紗線的距離在所述第一位置比在所述第二位置大，以便適應(yīng)在焊接過程中紗線的收縮。
7.一種把裝接到支承線繩上并沿著平行于該線繩縱向軸線的一個芯軸運(yùn)送的紗線切斷的方法在沿著一個細(xì)長的芯軸的軸線的一個路徑中運(yùn)送該紗線，該紗線的縱向軸線基本上垂直于線繩的縱向軸線；在該芯軸上，在紗線的路徑上設(shè)置一個靜止不動的底刀，該底刀有一個與紗線接觸的第一表面和一個基本上垂直于第一表面的第二表面，所述二表面的相交部位確定了底刀的切割邊緣；把旋轉(zhuǎn)的圓盤形刀片的一個側(cè)表面的一部分與底刀的第二表面壓靠在一起，所述部分在其上有一個涂層，該涂層的Vickers硬度至少為2500，刀片有一個相交表面，該表面與所述側(cè)表面成一個銳角，從而形成了一個刀片切割邊緣；以及在把刀片與底刀壓靠在一起的部位對著旋轉(zhuǎn)的刀片壓靠紗線，從而當(dāng)沿著所述路徑運(yùn)送紗線時，把紗線切斷。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其包括如下步驟施加一種不會沾污紗線的流體到刀片與底刀接觸的那部分刀片的側(cè)表面上，潤滑和冷卻刀片。
9.按照權(quán)利要求7所述的方法，其包括使刀片在有助于沿著所述路徑運(yùn)送所述紗線的一個方向上并以超過紗線沿著所述路徑的速度的一個周邊速度旋轉(zhuǎn)；以及把紗線夾緊，防止當(dāng)紗線沿著所述路徑到達(dá)刀片時紗線橫截著所述路徑運(yùn)動。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述流體是水。
11.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，刀片的涂覆材料是一種無定形的金剛石涂層。
12.一種把毛絨線上的毛絨引導(dǎo)進(jìn)在平行的肋之間形成的在一個滾輪上的凹槽中的方法，該方法包括沿著在平行的板之間形成的一個通道引導(dǎo)毛絨線；把這些板伸展進(jìn)凹槽中；把一個翅片插進(jìn)毛絨排之間，使翅片在一通道中與肋對準(zhǔn)，并鄰接于肋；以及就在毛絨線到達(dá)滾輪上的肋時把毛絨線拉過45-135度之間的一個突變角度，從而快速地把毛絨經(jīng)過滾輪上的一個短的弧形由通道傳送到凹槽中。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其包括把一塊底布基底引導(dǎo)到滾輪上的毛絨線上，其位置鄰近把毛絨線引導(dǎo)進(jìn)凹槽中的部位；以及施加張力到底布基底上，固定毛絨線和底布，與滾輪的周邊相接觸。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其包括靠把毛絨線以交錯的多個高度的排的形式分離開，把毛絨線引導(dǎo)進(jìn)所述通道中，從而在進(jìn)入所述通道之前每根毛絨線不會與其它的毛絨線纏結(jié)，以及當(dāng)每根毛絨線進(jìn)入所述通道時，使它通過一個半徑的一部分。
15.一種用于制作地毯的裝置，它包括用來靠把紗線焊接到一根支承線繩上形成多根毛絨線的裝置；用來把毛絨線分成多組并把這些組彼此隔離開的裝置，把每組中的毛絨線設(shè)置成并排的一排；用來把每組中的毛絨線焊接到連續(xù)的底布基底環(huán)上的裝置，每組由橫截著底布環(huán)的寬度與其它組的開始點(diǎn)對準(zhǔn)的一個開始點(diǎn)開始；用來以螺旋形的排列纏繞每組毛絨線的裝置，從而在沿著連續(xù)的底布環(huán)進(jìn)行第一螺旋之后，在剛剛焊接的每組毛絨線與在該組中已經(jīng)焊接的毛絨線并排地會合，并且，在沿著連續(xù)的底布環(huán)進(jìn)行最后螺旋的過程中，在剛剛焊接的每組毛絨線與在相鄰的組中已經(jīng)焊接的毛絨線并排地會合，并且，在相鄰的組的開始點(diǎn)，在剛剛焊接的每組毛絨線與在相鄰的組中已經(jīng)焊接的毛絨線并排地會合，這些毛絨線首先被焊接；用來停止焊接的裝置；以及用來把毛絨線和底布在開始點(diǎn)橫截著底布環(huán)的寬度對準(zhǔn)的位置切斷的裝置。
16.按照權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，用來把多組毛絨線焊接到底布基底上的裝置是一個加了超聲能量的焊頭與一個砧座，其特征還在于，一個超聲焊頭同時把多根毛絨線焊接到底布基底上。
全文摘要
用來制作一塊地毯的一種方法和裝置,該地毯由被焊接到一塊底布(50)上的多根毛絨線(42,44,46,48)形成。公開了用來精確地把毛絨線定位,并把多根毛絨線(42,44,46,48)超聲焊接到底布(50)上的方法和裝置。
文檔編號B29C53/82GK1192715SQ96196189
公開日1998年9月9日 申請日期1996年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月10日
發(fā)明者R·C·阿格林, R·J·安格盧思, J·L·肯納爾德, C·F·莫林, M·J·慕蘇梅思, J·K·奧勒, K·R·沙曼特, H·F·斯湯頓, P·維內(nèi)馬 申請人:納幕爾杜邦公司