专利名称：一种超声波打孔机和一种进行超声波打孔的方法
技术领域：
本发明涉及一种在连续条形材料上连续打孔的超声波方法和系统，特别涉及一种超声波打孔机和一种进行超声波打孔的方法。
在许多不同的加工工艺中都要求在连续材料上打孔。特别是，绷带的用户通常对粘性绷带感觉不舒服，除非在绷带上打孔能进入一些空气，这叫“透气”。材料上孔的数量以及各孔的直径会对空气通过材料的流动速率产生影响，其中流动速率以每分钟流过每平方英尺的立方英尺为单位。空气流动速率被称为孔隙率。最初，机械打孔机用于对粘性绷带的编织材料打孔。机械打孔机限于在慢速编织体上。此外这些打孔机在运行时需要大量的维护工作。机械打孔机最关键的问题是断了后有卡在材料中的危险，从而可能伤害到绷带的用户。
热针打孔也是现有技术。热针打孔的限制条件非常多，包括编织体速度慢、由于每一个孔都有由熔化了的材料形成的立圈所以成孔质量差(不圆)、由于立圈而产生材质粗糙以及将热应用于整个材料而产生的效率低等。当泡沫应用于编织体时，不能使用热针打孔。
现有技术中也用超声波打孔。现有技术中的超声波系统采用的超声波设备以一固定的间隙紧靠针辊，该间隙位于超声波设备和针辊之间的编织体通道上。通过设定一个用来限定超声波设备向针辊移动的限位器而形成间隙。该固定间隙由于超声波设备在使用中发热会发生变化，导致所打的孔跟着变化，并随着超声波发射角温度的增加使孔隙率升高。现有技术还要求针辊具有精密的打孔精度以产生一个准确的同心度，从而避免由于针辊的不平整产生间隙的变化以及所打孔的变化，现有技术还要求对超声波设备相对于针辊的位置反复进行校准以保持固定间隙，从而避免成孔的变化。
由此，需要一个编织体打孔系统，它的速度快、打孔质量得到进一步控制，对最终用户的伤害风险更低。
本发明旨在用于在连续编织材料上按各种图案打孔，包括按客户设计的图案打孔，优点是速度快、孔质量好、打孔后的所得材料材质光滑、不需要加热系统、并且运行费用低。
该系统包括一个用来给编织体提供张紧力的夹辊、一个由非硬性钢和耐磨镀层构成的针辊、一个由强迫空气流冷却的超声波发射角。超声波发射角和针辊优选定位成其间没有间隙、针辊不需校准或不需精密加工的形式。本发明的方法包括将编织体拉紧、用紧靠着针辊的超声波设备给编织体打孔、用强迫空气流冷却超声波设备。所得的材料孔质量好没有异常裂纹，并且表面光滑，孔的周围没有凸起的环形边。
被打孔的材料可具有一种或多种成分，如织物、非编织物或纸。一种载体结构编织体由一粘性层、粘性层上的膜层或泡沫层以及最上层的载体纸构成。一种内衬结构编织体由一膜层或泡沫层、膜层或泡沫层上的粘性层以及最上层的内衬纸构成。材料也可是涂上非粘性剂的、非层压的膜或泡沫材料。这些膜以及那些构成膜所需的材料都是公知技术。用来给一个张紧了的、具有一个上表面和一下表面的编织体打孔的超声波系统最好包括一个其上带有多个打孔机的针辊、至少一个出口靠在张紧编织体并对该编织体施加压力的超声波发射器、至少一个执行器和一个与针辊相切接触的夹辊，其中执行器用力将超声波发射器压向张紧编织体并通过仅在张紧了的编织体上施加压力使出口和张紧编织体保持接触。用来给张紧编织体打孔的超声波系统还可包括一个将强迫空气导向出口的强迫空气气源、一个能使出口达到一预定温度、并且通过交替地激励和停止强迫空气气源保持该预定温度的反馈控制器。
为了清楚地理解并能容易地实现本发明，下面结合以下附图对本发明进行描述，其中
图1A为超声波打孔方法的一个实施例，其中编织体的通道包括前夹通道和后夹通道；图1B为超声波打孔方法的一个实施例，其中编织体的通道包括前夹通道和后夹通道；图2为用于载体结构的编织体材料的一个实施例；图3为用于内衬结构的编织体材料的一个实施例；图4为针辊上针眼直径为0.025”时图案的一个实施例；图5为针辊上针眼直径为0.02”时图案的一个实施例；图6为针辊上针眼直径为0.016”时图案的一个实施例；图7为针辊上针的图案的一个实施例；
图8为针辊上针的图案的第二个实施例；图9为针辊上针的图案的第三个实施例；图10显示了超声波打孔系统中典型透气性(或孔隙率)随针辊速率的变化关系；图11显示了针辊在被夹上时和未被夹上时材料透气性(或孔隙率)的结果；图12显示了针辊开夹时和闭夹时材料透气性(或孔隙率)的结果，用在这里的“开夹”意味着夹辊不与针辊接触，“闭夹”意味着夹辊与针辊接触。
这里应该注意的是，本发明的附图和说明，为了清楚，在删除了其它许多传统打孔系统中使用的构件的同时，已经简化到只展示那些与清楚理解本发明有关的构件。本领域的普通技术人员会清楚地知道实现本发明必要的和/或所需要的其它构件。然而，由于这类构件在本领域已经熟知，并且对更好地理解本发明没有帮助，这里就不再对这类构件进行讨论。
本发明能够提高编织体材料进行超声波打孔时的性能，其中编织体材料包括载体结构、内衬结构、涂有粘性剂的材料，涂有非粘性剂的材料，非层压的膜材料、或涂有非粘性剂的非层压的泡沫材料。在优选实施例中，编织体材料用于粘性绷带的衬背。
如图2所示，载体结构有一粘性剂层21、一膜层或泡沫层22、和一载体纸层23。在优先实施例中，膜层或泡沫层在编织体用作绷带时用作连在皮肤上的衬背，并且在编织体用作绷带前先将载体纸层去掉。衬背膜优先由乙烯基、塑料、聚乙烯或类似材料制成，载体纸最好是一种硅化处理过的、1#到75#基重的纸。
如图3所示，内衬结构有一膜层或泡沫层31、一粘性剂层32、和一内衬纸层33。在优先实施例中，膜层或泡沫层在编织体用作绷带时用作衬背；并且在编织体用作绷带前先将内衬纸层去掉。衬背膜最好由乙烯基、塑料、聚乙烯或类似材料制成，内衬纸优选一种硅化处理过的、1#到75#基重的纸。
图1A描述了本发明的一个优选实施例。两个不同的编织体通道由沿着后夹通道前进的编织体2和沿着前夹通道前进的编织体3表示。后夹通道意味着编织体2在与超声波设备1接触之后再接触夹辊5，前夹通道意味着编织体3在与超声波设备1接触之前接触夹辊5。任一种结构(内衬或载体)都能运行在任一种通道(前夹或后夹)中。通常，后夹通道对于内衬结构和载体结构都是优选方案。后夹通道中的载体结构编织体现在来参见图1A，编织体在优选实施例中采用通道2。用在后夹通道中的编织体最好是载体结构(见图2)。编织体2在被控张紧力作用下通常以展开状态流出，一个或多个空辊8a、8b将编织体2引导到打孔机18。打孔机18包括一个驱动针辊6、一个针辊驱动电机7、一个夹辊5、空气气缸4、12、超声波设备1、13、14、15、一个驱动夹辊10、和一个非驱动夹辊16。
针辊6上压有或刻有去了尖的圆锥形突起的图案或针41、51、61、71、81、91。针的高度和直径根据膜厚度而变化。对于薄膜，针高通常约为0.025”、针头的直径优选为在0.005”到大约0.025”之间。图4、5、6、7、8和9展示了针辊6上针的布置的优选图案，这也是编织体2上生成的打孔图案的映像。针辊6的表面每平方英寸针的数量根据所用的材料确定，对于一个薄膜，每平方英寸针的数量优选在大约5到500范围之间，更优选的是在70到300之间，最为优选的是在110到230之间。在优选实施例中，从针辊6向发射角1测量，针辊上针的高度大于编织体的高度。针辊6优选为非硬性材料如钢，其表面可镀上一层具有分离特性的耐磨镀层。载体结构编织体2(见图2)在方向上定为粘性层与针辊6接触而载体纸与超声波设备1接触。针辊上镀层的分离特性可防止粘性层粘在针辊6上。在优选实施例中镀层是一种碳化铬的陶化金属(金属陶瓷)，先经一个高速氧燃料工艺而加在针辊6上，后再经硅化处理和固化处理。
针辊6由驱动电机7驱动。在优选实施例中，驱动电机7由一个电子变速驱动系统(图中未示出)驱动。驱动电机7预先设定成使针辊6保持在一个恒定的转速。
在一个优选实施例中，编织体2从一个或多个空辊8a、8b出来，从超声波发射角1下通过，卷绕在针辊6上。超声波发射角在位置上紧邻着针辊6。在超声波发射角1和针辊6之间没有固定的间隙，也没有机械限位器来防止发射角1与针辊6接触。发射角1不与材料上的任何粘性剂有直接接触。超声波发射角可是一种尖端经碳化的钛发射角。一个调压器13和一个转换器14用来与超声波发射角1相连，形成一个超声波发射架。一个空气执行器15连在超声波发射架上。空气执行器15可使超声波发射角1与编织体2的一侧完全接触，并使针辊6与编织体2的另一侧完全接触。当没有编织体2的时候，空气执行器15还可使超声波发射角1与针辊6完全接触。
空气执行器15中承载空气的气压和超声波发生器的振幅能在50-100％之间变化、每英寸宽度从2.5磅变到每英寸宽度150磅，从而在载体结构的粘性剂层21层和膜或泡沫层22上生成孔。这些孔可在载体纸23没有完全被打穿的情况下形成。在一优选实施例中，发射角通过空气执行器15加在编织体上的负荷优选在20磅/每英寸宽度和60磅/每英寸宽度之间。
超声波发射架由一个传统的超声波发生器驱动。虽然其它在商业上可获得的设备能以运行频率15KHz(声频)到40KHz应用于本场合，并且其它场合下应用的设备其运行频率可到400KHz，但是在一优选实施例中，超声波设备的振幅可调，最大输入功率为2000到2500瓦，运行频率在20KHz处或20KHz附近。最大功率和频率可根据所使用的设备有选择地增加并超过这些限制。超声波发射角优选为施加一局部热以软化和熔化针辊上针顶处的材料，产生一个与针辊上针的图案相配的孔形图案。
由于采用了一个空气执行器15来控制发射角的位置，因而在发射角1和针辊6之间不再需要有一个精确的固定间隙。在一个发射角1垂直于地面并且没有如现有技术中被一个限位器限制的实施例中，发射角1移向或移开针辊6的运动仅由空气执行器15和重力控制。当没有材料绕在针辊6上时，发射角1被推向针辊6并与针辊6接触。当材料绕在针辊6上时，发射角1在空气执行器15和重力的作用下被推向材料并与材料接触。将发射角1推向材料的力由材料类型和所期望打的孔决定。表I显示了一些用于本发明中的不同类型的材料以及将这些材料压在发射角1上时所用力的例子。此外，除了要控制发射角1推向材料的力量，还要控制发射角1的振幅和振动。发射角过多的力量、振幅或振动会给系统元件带来不希望的压力。因此，发射角需保持并提供足够的力量、振幅和振动从而提供满意的编织体孔隙率。
这里讨论的空气执行器15仅是举例性的。该领域中任何类型的已知空气执行器15如液压或弹簧执行器都可用于本发明中将发射角推向材料。此外，由于将发射角推向材料的力量使发射角与材料保持接触，所以本发明并不需要对间隙作任何主动的改变，只需通过被动的变化即可保持接触。
去掉了现有技术中的固定间隙除了不再需要一个限位器这个优点之外，还有以下几个优点。第一，不再需要那些用来设定并保持这样一个间隙的校准的精确机构。现有技术为了保持合适的成孔性，必需使间隙保持在一个比材料相对于针辊的高度稍小的距离。本发明通过保持与材料的接触则不再需要上述的保持。第二，现有技术中，固定通道受针辊“跑偏”的影响很大，跑偏是指针辊装配期间产生的同心度上的任何变化。除非针辊体、轴颈、轴承和轴承座能精确加工出来，现有技术中的跑偏可表现在由于针辊每一转中间隙高度的变化而产生的、编织体上所打的孔环在尺寸上的变化。第三，现有技术由于没有提供强制冷却空气，因而在连续生产的过程中，由于发射角的热膨胀带来的间隙减少会使孔隙率增加。
发射角1在编织体成孔的过程中有一个发热的趋势。在一实施例中，通过一个空气流生成器17强制气流通过发射角1的顶端以冷却发射角。在一个优选实施例中，空气流生成器17是一个风扇或一个压缩空气设备。这种冷却可以防止由热引起的发射角破裂而使发射角过早报废。此外，冷却作用限制了，更理想的是防止了打孔系统从启动到停止过程中孔隙率随时间而增加。
编织体2沿着针辊6的圆周从超声波发射角1和针辊6之间穿过，并且同样沿着针辊6的圆周从针辊6和夹辊5之间穿过。夹辊5可以是一个外面覆着A氏硬度优选为70到100硬橡胶或硬塑料的钢芯。一个或多个空气气缸4用来提供负载将夹辊5压在针辊6上。从发射角1开始，夹辊5可围着针辊的外周在15到345度范围内与针辊6相切接触。夹辊5将编织体夹在针辊6上以防止编织体2在针辊6上有任何滑动。现有技术中出现的滑移会引起所打的孔被拉长，从而使所打的孔不是圆的。此外，夹辊5将一个非常平滑的织物加在载体结构型编织体上。当膜和泡沫22最终包扎在用户的皮肤上并且载体纸23被去掉时，编织体2上的平滑织物很容易能摸到。
在一实施例中，夹辊5不再与编织体2接触后，编织体2穿过一个出口夹台。出口夹台包括一个驱动夹辊10和一个非驱动夹辊16。夹辊10和夹辊16可由橡胶制成或者其中一个由钢制成。在一实施例中，驱动夹辊10由钢制成，钢的表面必须涂镀上一层分离镀层。分离镀层在现有技术中是一个非常公知的技术。驱动夹辊10由一个带有变速或驱动传动器11的针辊驱动电机7驱动。变速或驱动传动器11可通过一个手轮调节，给编织体2提供一个很小的位伸展力或拉力，从而消除编织体2在针辊6和驱动夹辊10之间产生的任何松驰。优选的变速或驱动传动比从1.01∶1到2∶1，这取决于打孔编织体2的材料、针的图案的几何尺寸和所需打孔的多少等因素。
为了给编织体2提供恒定的速度和单一的张紧力，一个或多个空气气缸12气动加载于非驱动夹辊16上并将其压在驱动夹辊10上以防止编织体2在驱动夹辊10周围滑动。编织体2上的张紧力在针辊6和重绕辊子(图中未示出)之间被分离出来。编织体2从带驱动夹辊10和非驱动夹辊16之间穿过之后，进入重绕辊子。重绕辊子上的编织体2的直径在不断增加的过程中，重绕张力优选为不断减少。前夹通道中的内衬结构编织体再来参见图1A，编织体采用通道编织体3。编织体3在受控张力下通常以的展开状态流出，并由空辊8a引导到打孔机18。打孔机包括一个驱动针辊6、一个针辊驱动电机7、一个夹辊5、空气气缸4、12、超声波设备1、13、14、15、一个驱动夹辊10、和一个非驱动夹辊16。
在一优选实施例中，编织体从一个或多个空辊8a出来，并卷绕在夹辊5上。编织体3从夹辊5和针辊6之间穿过，使针的图案印在编织体3上，但优选方式中此时还没有形成孔。膜或泡沫层31在每一个针的顶部被压缩、移动或两者同时产生，使得膜层或泡沫层在与每一个针的顶部接触的地方厚度减小，这样比起在前述编织体2上打孔，在编织体3上打孔需要较少的超声波能量。
由于膜或泡沫层31的厚度经夹辊5的按压作用而减少，所以只需要较少的能量就能在编织体3上的膜或泡沫31层上打出与后夹通道的编织体2具有同样孔隙率水平的孔。如果前夹通道的编织体3与后夹通道的编织体2设定同样的振幅和同样的超声波执行器压力，那么前夹通道编织体3的打孔速度可比后夹通道编织体2设定的速度增加大约20％。作为选择，如果前夹通道编织体3的速度设定成与后夹通道编织体2相同，那么孔隙率将比后夹通道编织体2所获得的值高出大约10％到20％。这种增长可从采用泡沫层编织体的图10中看出。
在编织体3绕在夹辊5上后，编织体3沿着针辊6的外周从针辊6和超声波发射角1之间穿过。超声波发射角1在膜或泡沫层31上进行打孔。
编织体3从针辊6出来后，张紧力设定成将编织体3与针辊6分开。对于编织体3来讲，张紧力较高，如3到5磅/英寸，拉伸度较低，张紧力设定相对高一些时，可使紧跟在针辊6和超声波设备1之间的触点后面的编织体2在针辊6上没有缠绕或缠绕很少。如果编织体3具有较低的张紧力和较高的拉伸度，则张紧力设定相对低一些如0.5到2.5磅/英寸，可使紧靠在超声波发射角1之后的编织体3在针辊6上有少量的缠绕。
在一个优选实施例中，针辊6不再与编织体3接触之后，编织体3从出口夹台穿过以设定上述张紧力。更高的生产率要求打孔系统优选采用宽度最高为六英寸的编织体2、编织体3。这个尺寸的编织体在离开打孔系统时能立即送入一个位于打孔系统出口的单一的、高速的粘性绷带接合器。该实施例中，打孔系统具有投入资金少、安装快、启动迅速的优点。
在另一个实施例中，通过将一个或多个超声波系统跨在一个更宽的，如30英寸到60英寸宽的编织体上，打孔编织体2、3的生产率能够提高。其它工艺如切割也能组合到超声波打孔中以节省资金投入和生产成本。
现在来参见图1B，编织体2沿着一个类似于图1A所示的通道。编织体2经一个空辊8a导向打孔台18，这里，编织体2从一个或多个超声波发射角1和针辊6之间穿过，接着编织体2继续绕着针辊6的圆周从针辊6和夹辊5之间穿过，然后经一个或多个通过辊子8c、8d导向张力感应辊子9。各超声波发射角1对齐，使每一个超声波发射角都在编织体2上分开的并且是不同的宽度上打孔。张力感应辊子9测量并控制位于针辊6和驱动出口夹辊10之间的编织体2的张紧力。出口夹辊驱动电机11优选为电子调节的。出口夹辊驱动电机11优选为跟随针辊驱动电机7速度的形式。出口夹辊驱动电机的速度对应于张力感应辊子9，从而保持编织体2上的张紧力。位于驱动出口夹辊10的出口处的编织体2通过一个常规的重绕器重绕到一个芯上，优选为纸板芯上。
还是在图1B中，编织体3沿着一个类似于图1A所示通道。编织体3经一个或多个空辊8b、8c导向打孔台18，这里，编织体3从夹辊5和针辊6之间穿过，将针的图案印在编织体3上。编织体3绕着针辊6的圆周，然后从超声波发射角1和针辊6之间穿过，并在这里被一个或多个超声波发射角1打上孔。超声波发射角1对齐，使每一个超声波发射角都在编织体2上分开的并且是不同的宽度上打孔。然后编织体3从针辊6上分开绕过辊子8d缠在张力感应辊子9上。感应辊子9测量并控制位于针辊6和驱动出口夹辊10之间的编织体3上的张紧力。出口夹辊驱动电机11优选为电子调节的。
在图1B所展示的本发明的实施例中包括两个或多个串行排列的超声波发射角1。该实施例中产量提高而每个发射角的能量水平与只有一个发射角1的实施例中所用的能量水平相同；并且在产量与只有一个发射角1的实施例相同时，发射角所需的能量减少。图1B中实施例的产量可提高到20％。举例来说，采用一个载体PVC编织体，在使用一个发射角1时，速度可达到200英尺/分钟，目标透气性为30立方英尺/分每平方英尺(cfm/sq.ft)。采用同样的载体PVC编织体，在使用至少两个发射角1时，产量可达到240英尺/分钟，目标孔隙率不变。然而产量(速度)与材料密切相关。例如，一个泡沫编织体在孔隙率为30立方英尺/分每平方英尺(cfm/sq.ft)时，采用一个发射角的产量可到60-70英尺/分钟，但在具有多个发射角1的实施例中，产量仅有20％的增加。此外，当发射角1的数量增加时，针辊的外周可能需要相应增加以容纳额外的发射角1。发射角温度的闭环控制系统打孔系统可进一步包括一个闭环的温度控制系统。在一优选实施例中，一个温度传感器安装在发射角1上或其内，发射角的温度被输入到一个控制器中。温度传感器可以是一种红外的无触点温度传感器。控制器可控制从空气流发生器17到超声波发射角1的空气气流从而将超声波发射角1保持在一个预定的设定温度。在这种方式下，超声波发射角1不会被加热，也不会引起超声波发射角1与针辊6之间相对位置的变化。此外，闭环控制系统允许发射角加热到一定的温度，然后保持一个平稳的温度，从而在整个生产运行中，保证在更窄的孔隙率范围。模拟结果图10显示了超声波打孔系统透气性或孔隙率相对于针辊速度的关系。从图可知，对于所有给定的针辊速度，采用前夹的实施例相对于没有用前夹的实施例，透气性都有一个提高。
图11显示了针辊被夹上和未被夹上时材料的透气性或孔隙率。从图中可知，当针辊被夹上时，气密性相对于针辊未被夹上时的实施例有一个增加。图11显示出当采用前夹通道编织体3时，内衬膜的孔隙率比起编织体2在超声波发射角1之前不与夹辊5接触时有所增加。
图12显示了采用开夹和闭夹时材料的气密性(或孔隙率)。这时所用的“开夹”意味着夹辊不与针辊接触，“闭夹”意味着夹辊与针辊接触。图12展示了在获得与后夹通道2内的慢速编织体同样的孔隙率时，内衬膜在前夹通道内运行的速度有所提高。
本领域内普通技术人员都知道还可对本发明进行许多的修改和变化。前述说明以及后面的权利要求书用来覆盖所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种在张紧的、并具有一个上表面和一个下表面的编织体上打孔的超声波系统，包括一个针辊，针辊上有多个打孔机，该针辊接收所述张紧编织体；至少一个超声波发射器，该超声波发射器具有一个出口，该出口与所述张紧编织体接触并在所述张紧编织体上施加一压力；至少一个执行器，该执行器将超声波发射器压向所述张紧了的编织体并使出口和所述张紧编织体保持接触，其中出口仅在所述张紧编织体上施加压力，从而将所述张紧编织体压在打孔机上；和一个夹辊，该夹辊与针辊相切接触，并接收所述的编织体。
2.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体是一种可伸展的编织体，并具有一个连续的侧面和一个非连续的侧面，所述张紧编织体在上表面或下表面上有粘性剂，其中粘性剂不与出口接触。
3.如权利要求2所述的超声波打孔机，其进一步包括一个载体，其上承载所述张紧编织体。
4.如权利要求3所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体确定了一个编织体通道，其中粘性剂在上表面，载体与下表面接触，其中编织体通道绕着所述针辊延伸到所述夹辊。
5.如权利要求3所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体确定了一个编织体通道，其中粘性剂在下表面，载体与粘性剂接触，其中编织体通道绕着所述夹辊延伸到所述针辊。
6.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体是层压状的。
7.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体是一种从膜、泡沫、编织物和非编织物这一组材料中选择的材料。
8.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中切点的正交线从所述超声波发射器出口直接穿所述针辊的直径。
9.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述针辊镀上一种碳化铬金属陶瓷。
10.如权利要求1所述的超声波打孔机，进一步包括至少一个空气气缸，该气缸产生一个夹力，将所述夹辊夹向所述针辊。
11.如权利要求1所述的超声波打孔机，进一步包括一个编织体源以提供所述张紧编织体并为所述张紧编织体提供张紧力。
12.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中打孔机包括一种截锥形突起刻在针辊上。
13.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中打孔机包括一种截锥形突起凸出在针辊上。
14.如权利要求12或13所述的超声波打孔机，其中打孔机高约0.025”，直径大约在0.005”到0.025”之间。
15.如权利要求14所述的超声波打孔机，其中打孔机的高度大于张紧了的编织体的上表面和下表面之间的垂直距离。
16.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中针辊上每平方英寸大约有70到300个针。
17.如权利要求1所述的超声波打孔机，进一步包括一个针辊驱动电机以驱动所述针辊。
18.如权利要求17所述的超声波打孔机，其中所述针辊驱动电机由电子变速驱动系统控制。
19.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述夹辊包括一个外面覆了一层橡胶的钢芯。
20.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述夹辊包括一个外面覆了一层塑料的钢芯。
21.如权利要求1所述的超声波打孔机，进一步包括一个出口夹台。
22.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述出口夹台包括一个驱动出口夹；一个连接在所述驱动出口夹上的变速出口夹驱动传送器；一个非驱动出口夹，其与所述驱动出口夹相切接触；至少一个空气气缸靠近所述非驱动出口夹，该气缸在所述非驱动出口夹上施加一气压，从而将所述非驱动出口夹推向所述驱动出口夹。
23.如权利要求22所述的超声波打孔机，其中所述驱动出口夹或非驱动出口夹中有一个包含钢材。
24.如权利要求23所述的超声波打孔机，其中所述驱动出口夹由钢制成并且其中所述驱动出口夹镀上一层分离特性的材料。
25.如权利要求22所述的超声波打孔机，其中所述驱动出口夹或非驱动出口夹中至少有一个包括橡胶。
26.如权利要求22所述的超声波打孔机，其中所述驱动出口夹由针辊驱动电机驱动。
27.如权利要求22所述的超声波打孔机，进一步包括一个重绕台，它从所述出口夹台接收所述张紧编织体。
28.如权利要求22所述的超声波打孔机，进一步包括一个张紧感应辊子，其在所述出口夹台感应并控制所述张紧编织体内的张紧力。
29.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中所述张紧了的编织体沿着一个长度是连续的，沿着一个第二长度最高到6”。
30.如权利要求1所述的超声波打孔机，进一步包括一个强迫空气气源，其将强迫空气导向出口。
31.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中出口相对于所述针辊的位置可变，其中该变化的位移在出口和所述针辊之间形成了一个变化的间隙。
32.如权利要求1所述的超声波打孔机，其中的所述执行器从空气执行器、液压执行器、和弹簧执行器中选取。
33.一种在张紧编织体上打孔的超声波系统，包括一个针辊，针辊上有多个打孔机，该针辊接收所述张紧编织体；至少一个超声波发射器，该超声波发射器具有一个出口，该出口与所述张紧编织体接触并在所述编织体上施加一个压力；一个强迫空气气源，将强迫空气导向出口；和一个反馈控制器，其使出口达到一个预定的温度，并通过交替起动和停止所述强迫空气气源来保持该温度。
34.如权利要求33所述的超声波打孔机，进一步包括至少一个执行器，该执行器将超声波发射器压向所述张紧编织体并使出口和所述张紧编织体保持接触，其中出口仅在所述张紧编织体上施加压力，从而将所述张紧编织体压在打孔机上。
35.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中所述强迫空气气源由风扇和压缩空气气源选取。
36.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体放在一个载体上。
37.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中所述张紧编织体是一种从膜、泡沫、编织物和非编织物这一组材料中选取的材料。
38.如权利要求33所述的超声波打孔机，进一步包括一个编织体源以提供所述张紧编织体并为所述张紧编织体提供张紧力。
39.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中打孔机包括一种截锥形突起刻在针辊上。
40.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中打孔机包括一种截锥形突起凸出在针辊上。
41.如权利要求33所述的超声波打孔机，进一步包括一个针辊驱动电机以驱动所述针辊。
42.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中所述针辊镀上一种碳化铬金属陶瓷。
43.如权利要求33所述的超声波打孔机，进一步包括一个夹辊，该夹辊与所述针辊相切接触，并接收所述编织体。
44.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中出口相对于所述针辊的位置可变，其中该变化的位移在出口和所述针辊之间形成了一个变化的间隙。
45.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中出口是一种顶部碳化的钛发射角。
46.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中压力大约在20磅/英寸(lbs/inch)到60磅/英寸(lbs/inch)之间。
47.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中出口有一输出，该输出的振幅可调、最大功率在2000到2500瓦之间、频率约为20KHz。
48.如权利要求33所述的超声波打孔机，其中所述针辊由非硬性钢材制成并镀上一种碳化铬金属陶瓷。
49.如权利要求33所述的超声波打孔机，进一步包括一个编织体源以提供所述张紧编织体并为所述张紧编织体提供张紧力。
50.一种在张紧、并具有一个上表面和一下表面的编织体打孔的超声波系统，包括一个针辊，针辊上有多个打孔机，该针辊接收所述张紧编织体；至少一个装置，该装置为张紧编织体提供超声波能量，其中所述提供能量的装置与所述张紧编织体接触并在所述张紧编织体上施加一压力；至少一个将上述提供超声波能量的装置推向所述张紧编织体的装置，该推动装置使所述提供能量的装置和所述张紧编织体之间保持接触，其中所述提供能量的装置仅在所述张紧编织体上施加压力，从而将所述张紧编织体压在打孔机上；和一个夹压装置，其与所述针辊相切接触，并接收所述的编织体。
51.一种在张紧编织体打孔的超声波系统，包括一个针辊，针辊上有多个打孔机，该针辊接收所述张紧了的编织体；至少一个提供超声波能量的装置，该装置与所述张紧编织体接触并在所述张紧编织体上施加一压力；将强迫空气导向所述提供能量的装置的装置；和对所述进行导向的装置进行控制的装置，其中所述控制装置使提供能量的装置达到一个预定的温度，并通过交替地起动和停止所述进行导向的装置来保持该温度，其中起动和停止操作均基于该温度的反馈。
52.如权利要求51所述的超声波打孔机，进一步包括至少一个执行器，该执行器将所述提供能量的装置推向所述张紧编织体并使所述提供能量的装置和所述张紧编织体保持接触，其中所述提供能量的装置仅在所述张紧编织体上施加压力，从而将所述张紧编织体压在打孔机上。
53.一种进行超声波打孔的方法，包括提供一个材料编织体；将编织体张紧；将编织体展开到一个针辊上；将针辊上的编织体从一个超声波发射器下穿过；用一个执行器将超声波发射器推向编织体并与编织体接触，其中的推力加在超声波发射器上并只传给编织体，从而使编织体压着针辊；将超声波发射器发出的超声波能量加在编织体上；将从针辊过来的编织体卷绕在一个与针辊相切接触的出口夹辊上；将编织体从出口夹辊缠绕下来。
54.如权利要求53所述的方法，其中所述提供一个材料编织体的步骤包括在载体放置一簿片制品以形成材料编织体。
55.如权利要求53所述的方法，进一步包括施加一个将夹辊推向针辊的夹力。
56.如权利要求53所述的方法，进一步包括用一个针辊驱动电机驱动针辊。
57.如权利要求56所述的方法，进一步包括用一个电子变速驱动系统控制针辊驱动电机。
58.如权利要求53所述的方法，进一步包括在所述施加超声波能量和所述卷绕到出口夹辊之后、在所述缠绕下来之前将编织体夹住的步骤。
59.如权利要求58所述的方法，进一步包括采用一个张力感应辊子来感应编织体上的张紧力；和根据所述感应的张紧力控制所述夹住步骤中编织体上的张紧力；
60.如权利要求53所述的方法，进一步包括在所述缠绕之后将编织体重绕的步骤。
61.如权利要求53所述的方法，进一步包括冷却超声波发射器。
62.如权利要求61所述的方法，进一步包括采用一个反馈控制器控制所述冷却使超声波发射器保持一个恒定的温度。
63.如权利要求62所述的方法，其中所述冷却包括将空气强制吹向超声波发射器。
64.如权利要求53所述的方法，进一步包括在所述提供一个材料编织体步骤之前，沿着针辊外周从超声波发射器起15到345度之间布置一个夹辊。
65.如权利要求53所述的方法，进一步包括在所述提供一个材料编织体步骤之前，通过加上一个耐磨并具有分离特性的镀层使针辊硬化。
66.一种进行超声波打孔的方法，包括(a)在控制张紧力下，将一个材料编织体和一个与编织体缠绕在一起的载体展开；(b)确定两个编织体通道，第一个编织体通道包括一个后面紧跟着针辊的夹辊，针辊与夹辊相切接触，第二个编织体通道包括后面紧跟着夹辊的针辊；(c)使材料编织体和载体沿着一个编织体通道前进；(d)使材料编织体与针辊上多个针接触；(e)使载体与一个超声波发射器接触；(f)用一个执行器将超声波发射器推向编织体并与编织体接触，其中执行器将推力加在超声波发生器上并只传到编织体上，从而使编织体与针辊接触；(g)将超声波发射器发出的超声波能量加在编织体上；(h)冷却超声波发射器；(i)使材料编织体在步骤(a)到(g)后穿过一个出口夹台；(j)重绕材料编织体。
67.如权利要求66所述的方法，进一步包括，在步骤(c)之前，如果材料编织体上的粘性剂与载体接触则选择第一编织体通道，如果粘性剂不与载体接触则选择第二编织体通道。
全文摘要
本发明包括一种在粘性绷带衬背上超声波打孔的系统和方法。本发明中取消了超声波发射角和针辊之间的间隙,并在针辊上提供了一个耐磨并具有分离特性的镀层。此外,该方法和系统还公开了用强迫空气气流冷却超声波发射角和通过一个前夹或后夹辊子控制连续衬背编织体的张紧力。衬背编织体用一个夹辊来保持张紧状态,并在超声波发射角和一个紧邻的针辊之间穿过以便超声波发射角打孔。所得的编织体衬背材料光滑、孔的质量比现有技术中所看到的要好许多。
文档编号B65H37/04GK1337299SQ0013727
公开日2002年2月27日 申请日期2000年12月22日 优先权日1999年12月23日
发明者爱德华·米泽希, 查尔斯·李·亚当斯, 安杰拉·钱尼, 詹姆斯·迈赞斯, 罗伯特·卡帕洛 申请人:强生消费者公司