(57)【要約】ブラシ上に用いるフィラメント端部を丸めるための方法および装置が提供される。この装置は、あらゆる側からフィラメントを攻撃する様々な楕円経路を通して研磨ホイール(２０２)を回転させる、空気圧駆動の遊星歯車システムを備えている。
2004528187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛毛の先端を丸める装置であって、
研磨ホイールと、
前記研磨ホイールのための空気圧駆動の支持部とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記空気圧駆動の支持部がタービンを有することを特徴とする請求項１に記載した装置。
【請求項３】
前記空気圧駆動の支持部が前記タービンの回転によって駆動される遊星歯車式駆動機構を更に有していることを特徴とする請求項２に記載した装置。
【請求項４】
前記遊星歯車式駆動機構が、
前記タービン上に回転可能に取り付けられた遊星歯車と、
前記遊星歯車と噛み合っていて、前記タービンが回転するときに静止したままとなるように取り付けられているリングギヤと、
を有していることを特徴とする請求項３に記載した装置。
【請求項５】
前記装置の高さが約２インチ未満であることを特徴とする請求項１に記載した装置。
【請求項６】
前記装置の重さが約５ポンド未満であることを特徴とする請求項１に記載した装置。
【請求項７】
前記遊星歯車式駆動機構が楕円経路において前記研磨ホイールを動かすように構成されていることを特徴とする請求項３に記載した装置。
【請求項８】
前記遊星歯車式駆動機構は、前記楕円経路の方向を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載した装置。
【請求項９】
前記遊星歯車に対する前記リングギヤのギヤ比が２：１であることを特徴とする請求項４に記載した装置。
【請求項１０】
前記遊星歯車に対する前記リングギヤのギヤ比が２：１より僅かに大きいことを特徴とする請求項４に記載した装置。
【請求項１１】
前記空気圧駆動の支持部が最高５，０００回転／分で回転するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載した装置。
【請求項１２】
前記空気圧駆動の支持部が最高１０，０００回転／分で回転するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載した装置。
【請求項１３】
前記研磨ホイールは、その中心が前記遊星歯車によって定められるピッチ円上にないように前記空気圧駆動の支持部上に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載した装置。
【請求項１４】
剛毛の先端を丸める装置であって、
研磨ホイールと、
前記研磨ホイールを楕円経路内で動かすように構成された遊星歯車式駆動機構とを備えることを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記遊星歯車式駆動機構が、
遊星歯車キャリヤと、
前記遊星歯車キャリヤ上に取り付けられた遊星歯車と、
静止リングギヤとを備え、
前記遊星歯車が前記静止リングギヤに噛み合っていて、前記遊星歯車キャリヤが前記遊星歯車を駆動することを特徴とする請求項１４に記載した装置。
【請求項１６】
前記遊星歯車に対する前記静止リングギヤのギヤ比が２：１より僅かに大きいことを特徴とする請求項１５に記載した装置。
【請求項１７】
前記研磨ホイールが前記遊星歯車に取り付けられることを特徴とする請求項１５に記載した装置。
【請求項１８】
前記研磨ホイールが前記遊星歯車のピッチ円上に取り付けられないことを特徴とする請求項１７に記載した装置。
【請求項１９】
前記遊星歯車キャリヤが空気圧駆動であることを特徴とする請求項１５に記載した装置。
【請求項２０】
前記遊星歯車キャリヤがタービンであることを特徴とする請求項１９に記載した装置。
【請求項２１】
前記研磨ホイールの回転の間に前記楕円経路の方向を変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１４に記載した装置。
【請求項２２】
剛毛の先端を丸める方法であって、
研磨ホイールを有するとともに、前記研磨ホイールを楕円経路内で動かすように構成された先端丸め装置に前記剛毛の先端を接触させることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記先端丸め装置が遊星歯車式駆動機構を備えていることを特徴とする請求項２２に記載した方法。
【請求項２４】
前記遊星歯車式駆動機構が空気圧駆動であることを特徴とする請求項２３に記載した方法。
【請求項２５】
剛毛の先端を丸める方法であって、研磨ホイールと、この研磨ホイールのための空気圧駆動の支持部とを備えた先端丸め装置に剛毛の先端を接触させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剛毛（ブリストル）を製造するために用いる、剛毛およびフィラメントの先端を丸める装置および方法に関する。
【０００２】
従来の歯ブラシは一般的に、口腔用ブラシハンドルのヘッド上に取り付けられた剛毛の房を有している。剛毛の作動端（すなわち、歯および歯肉に接触する先端）は、歯肉を切断しないしは刺激し得る鋭い縁部を取り除くために滑らかにしなければならない。
この工程は、先端丸め工程として知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ほとんどの先端丸め方法においては、剛毛の作動端を研摩ディスクに接触させる。一般的に、これらの研摩ディスクは電気モータによって回転される。電気モータの寸法および重量は一般的に、先端丸め装置の移動を非実用的なものとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、剛毛を製造する際に用いる、剛毛ないしは連続フィラメントの先端を丸める方法および装置に関する。
【０００５】
いくつかの実施態様においては、先端丸め装置と接離させるためにフィラメントを移動させることに伴う曲げおよび応力が生じることなしにフィラメントを１つの軸線方向に連続的に供給できるように、先端丸め装置はフィラメントの先端に接離するように移動可能である。具体的には、先端丸め装置は、最終的に剛毛に切断されるロープの軸線方向経路の下方の位置へと進退する。
【０００６】
先端丸め装置は空気駆動であり、軽量かつ小型である。先端丸め装置はまた、絶えず変化する楕円経路を有しており、剛毛に対してあらゆる方向から作用して、良好に丸められた剛毛を生じさせる。
【０００７】
一つの態様において、本発明は、空気圧により駆動される支持部に取り付けられた研摩ホイールを有した、剛毛の先端を丸める装置をその特徴としている。
【０００８】
いくつかの実施例は、以下の１つ若しくは複数の特徴を有している。
【０００９】
空気圧により駆動される支持部はタービンを有する。空気圧により駆動される支持部は、タービンの回転によって駆動される遊星歯車式駆動機構を有する。この遊星歯車式駆動機構は、空気圧駆動される支持部に回転自在に取り付けられた遊星歯車と、この遊星歯車に係合する固定リングギヤとを有する。
【００１０】
別の態様において、本発明の先端丸め装置は約２インチよりも低い高さをその特徴とする。好ましくは、この装置の重量は５ポンド未満である。
【００１１】
別の態様において、本発明は、研摩ホイールを楕円経路に沿って移動させるように構成された遊星歯車式駆動機構を有する先端丸め装置をその特徴としている。
【００１２】
実施例は、以下の特徴の１つ若しくは複数を有することができる。
楕円経路が変化する。
遊星歯車に対するリングギヤのギヤ比は約２：１である。
遊星歯車に対するリングギヤのギヤ比は２：１より僅かに大きい。
空気圧で駆動される支持部は、最高５，０００回転毎分の回転数で回転するように構成される。
空気圧で駆動される支持部は、最高１０，０００回転毎分の回転数で回転するように構成される。
研摩ホイールは、その中心が遊星歯車によって定められるピッチ円の内側にあるように、空気圧で駆動される支持部上に取り付けられる。
【００１３】
他の態様において、本発明は、研摩ホイールと、この研摩ホイールを楕円経路に沿って移動させるように構成された遊星歯車式駆動機構とをその特徴としている。遊星歯車式駆動機構は遊星歯車キャリヤ、この遊星歯車キャリヤ上に取り付けられた遊星歯車、および静止リングギヤを有しており、かつ遊星歯車が静止リングギヤに係合するとともに遊星歯車キャリヤが遊星歯車を駆動する。遊星歯車に対する静止リングギヤのギヤ比は２：１より僅かに小さい。研摩ホイールは遊星歯車に取り付けられる。研摩ホイールは遊星歯車によって定められるピッチ円の内側に取り付けられる。遊星歯車キャリヤは空気圧駆動される。遊星歯車キャリヤはタービンである。この装置は、研摩ホイールの回転の間に楕円経路の方向を変化させるように構成される。
【００１４】
更なる態様において、本発明は、複数のフィラメントを機械を通して軸線方向に前進させるように構成された供給装置と、前記軸線方向に対する横断方向において、フィラメントの自由端と接触する第１の位置とフィラメントの自由端と接触しない第２の位置との間で前後方向に移動するように構成された先端丸め装置とを備える。
【００１５】
他の態様において、本発明は、研摩ホイールを有するとともに、この研摩ホイールを楕円経路内で動かすように構成された先端丸め装置に剛毛の先端を接触させる段階を備えた、剛毛の先端を丸めるための方法を特徴としている。好ましくは、この先端丸め装置は遊星歯車式駆動機構を有しており、かつこの遊星歯車式駆動機構は空気圧で駆動される。
【００１６】
別の態様において、本発明は、研摩ホイールと、この研摩ホイールのための空気圧駆動される支持部とを有する先端丸め装置に剛毛の先端を接触させる段階を備えた、剛毛の先端を丸めるための方法を特徴としている。
【００１７】
本発明の他の目的及び利点は、以下の記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
口腔用ブラシを房付けするためにフィラメントを供給し先端丸めするための好ましい工程は概ね以下の段階を有しているが、これらは、ここで簡潔に議論するとともに、以下においてより詳細に説明する。以下に記載されている工程は、図１に示したように異なる長さを有するとともに異なる角度で延びている房１２、１４、１６を備えた歯ブラシ１０の製造に適している。房の配置は、本願明細書においては房ジオメトリと称する。
房は型棒２８（図１２および図１３）内に保持されるが、この型棒は所望の房ジオメトリを有するとともに房の周りのハンドル１８を形成するための射出成形用キャビティの一部として用いられる。
【００１９】
図２および図４を全般的に参照すると、剛毛材料のフィラメントのグループは複数のロープ２２として供給されるが、各ロープ２２はフィラメントの直径および数において完成品の歯ブラシ上の房と一致している。ロープ２２の自由端２４は房付け機２０（ステップ１１０、図２）に入る。最初の糸通しステップの後、ロープ２２は連続的にスプール２６から房付け機２０に供給される（ステップ１１１、図２）。ロープ２２の自由端２４は、型棒２８内に進められる前に（図１６およびステップ１１４，図２）先端丸めされる（図１５およびステップ１１２，図２）。ロープ２２の自由端２４が型棒２８内に入ると、剛毛は所定長さに切断される（図１８−図１９、およびステップ１１６，図２）。型棒２８はそれぞれ、多数の歯ブラシを製造するように構成されており（図１２）、全ての型棒２８が剛毛で一杯となるまでこの工程は続けられる（ステップ１１７，図２）。型棒２８に剛毛が充填されると、型棒２８は射出成形ステーションに前進し、そこにおいて剛毛の周りにハンドル１８が成形される（図２２およびステップ１１８、図２）。
【００２０】
型棒２８への導入に先立ち、ロープ２２のフィラメントの自由端２４は房付け機２０の内部において先端丸め装置２００によって先端丸めされる（図９）。本発明の先端丸め装置２００は小型でありかつ空気圧で駆動されるから、ロープ２２の自由端２４を房付け機２０の内部で先端丸めできるようになっている。従来の電気モータ駆動の先端丸め装置は房付け機の内部には容易にフィットせず、かつロープ２２の自由端２４に対して素早く接離するにはあまりに重くなりがちである。空気圧駆動の先端丸め装置２００はより小さな機械とすることができ、それによって貴重な床面積を節約することができる。
【００２１】
図４を参照すると、ロープ２２は、供給装置３０により、房付け機２０を通して型棒２８へと前進される。供給装置３０は、後述するように、図１における房１２、１４、１６の房長さに一致する異なる深さで、個々のロープ２２を選択的に型棒２８内に前進させるように製造されている。この選択に前進させる機能は、異なる長さの房を有した歯ブラシ１０の効率的かつ経済的な製造に結びついている。房付け機２０は、所望の数の供給装置３０を備えることができるが、図４には２つが示されている。複数の供給装置３０は、ロープ２２を反対の角度で型棒２８内に前進させて、図１に示したように異なる角度で延びる房を有した完成品の歯ブラシ１０に結びつけるために、図４に示したように、垂直線に対して異なる角度で配向することができる。選択的に前進させる機能はまたより小さな房付け機に結びつくから、型棒のより近くで工程を行うことができ、それによって房の損傷ないしは供給の問題を最小化することができる。
【００２２】
房付け機２０はまた、供給装置３０を通過した後にロープ２２がその内部を通過するマニホールド６０を有している。このマニホールド６０は、型棒２８に直接向かう経路上にロープ２２を保持するつ案内路５１を有している。マニホールド６０の内部には、以下に十分に説明するように、供給装置３０および刃７０と協動する静止締め付け装置５９が設けられている。また、マニホールド６０上に移動自在に取り付けられている先端丸め装置２００は、ロープ２２の自由端２４に対して係脱自在に移動可能である。
【００２３】
図１２、１３、１７  Ａおよび１７Ｂを参照すると、房付け機２０は、型棒２８内のブラインド開口８２、８４、８６へと各ロープ２２の自由端２４を前進させる。各ブラインド開口は、単一のロープ２２をぴったりと係合しつつ受け入れるように成形されかつ寸法決めされている。各開口８２、８４、８６は、所望の房ジオメトリをもたらす深さおよび角度に機械加工されている。各開口８２、８４、８６には、房付け機２０によって各ロープ２２の仕上がった自由端２４が適切な深さおよび角度で挿入される。
【００２４】
ロープを型棒２８内に一杯に前進させた後、すなわち各ロープ２２の自由端が型棒２８の各ブラインド開口８２、８４、８６の底部に接触した後、各フィラメントはその一部が型棒２８の上面７６より上方に延びるように静止締付装置５９によって締め付けられてカットされる。この部分は、モールドキャビティ８０内に延び（図２２を参照）、このようにして射出成形される歯ブラシ本体１８に埋設される。
【００２５】
フィラメントの先端丸めされた自由端２４は、完成した歯ブラシ１０における剛毛１２、１４、１６の自由端ないしは作動端となる（図１）。各型棒２８は、図１２に示したように複数の歯ブラシを製造するように構成されている。したがってカットの後、型棒２８は、まだ充填されていないブラインド開口８２、８４、８６の次の組に間欠送りされ、または型棒２８が一杯に充填されている場合には取り出されてモールドキャビティ８０の一部分を画成するために用いられる射出成形機（図示せず）へ、あるいはアンカーを形成するためにフィラメントを一体に溶解させるといった中間のステップへとと直接搬送される。
【００２６】
フィラメントのロープ２２は、先端丸めされた自由端２４が型棒２８内へと一杯に前進されるまで、房長さには切断されない。カットした房ではなく、連続したフィラメントを型棒２８の開口内に供給することは、型棒２８に剛毛を充填することに関連する受取、房の移動および型棒充填といった時々問題となるステップを排除し、その結果として全般的な製造時の問題を減少させる。
【００２７】
この工程のステップ、および各ステップを実するために用いられる機械構成部品を、ここで詳細に説明する。
【００２８】
供給装置
【００２９】
上述したように、供給装置３０は、供給装置３０を通過するロープ２２を選択的に締め付けるとともに、締め付けたロープ２２を型棒２８に向かって前進させる。
【００３０】
ここで図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、供給装置３０はピストン３４を具備した空気圧シリンダ３２を有している。図４に矢印Ａで示したように、供給装置３０は、スライド３８に沿ってフレーム４８に対し概ね垂直方向に動くとともに、カム３６によって動かされる。リードスクリュー４０およびリードスクリューナット４２によってカム３６に接続されたモータ４４が、カム３６を動かす。
【００３１】
図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、供給装置３０は、ロープ２２がそこを通過する案内路開口５０を有している。これらの案内路開口５０は、シリンダ３２およびピストン３４の両方を有している供給装置３０を通過するとともに、マニホールド６０を通って延びる案内路開口５１と連通している。このように、案内路開口５０および５１は、房付け機２０の上部から型棒２８への連続した経路を画成している。案内路開口５０は、歯ブラシハンドル１８にモールド成形される剛毛１２、１４の房の最終形状に似た形状に成形される。案内路開口５０は、ロープ２２が房付け機２０を通るように案内するとともに、後述するように選択的な締め付けをもたらす。
【００３２】
供給装置３０のピストン３４は、図６Ａ〜図６Ｃに示したように中央へと、図７Ａ〜図７Ｃに示したように左方へと、あるいは図８Ａ〜図８Ｃに示したように右方へと付勢されることができる。ピストン３４が中央に付勢されているときには、図６Ａ〜図６Ｃに示したように、案内路開口５０は完全に一直線に並んでロープ２２を握持しない。ピストン３４内の特定の案内路開口５２は細長い開口であり、ロープ２２を握持するときの選択性を可能としている。図７Ａ〜図７Ｃに示したように、ピストン３４が約０．０２０インチ左方に付勢されると、案内路開口５０と細長い案内路開口５２とが全ての位置において一致せず、そこを通過している全てのロープ２２を握持する。図８Ａ〜図８Ｃに示したように、ピストン３４が約０．０２０インチ右方に付勢されると、細長くない案内路開口５０のみが一致せず、一致していない開口を通過するロープ２２だけを供給装置３０が締め付けられるようにする。
【００３３】
以下に詳述するように、細長い開口５２によってもたらされるこの選択性は、供給装置３０が特定のロープ２２を他のロープよりもさらに房付け機２０を通過するようにして、それによって単一の供給装置３０を用いつつ様々な長さの房を型棒２８内に供給できるようにする。特定のロープ２２を選択的に動かす単一の供給装置３０の１つの利点は、寸法がコンパクトであることである。
【００３４】
本発明の供給装置３０の選択性がなければ、同じ作業を達成するために２つの握り装置が必要となり、それによって房付け機２０の寸法およびロープ２２を房付け機２０に糸通しする作業の複雑さを増加させる。さらに、供給装置３０が小型であることは２つの供給装置３０を（図４に示したように）互いに異なる角度で取り付けられるようにし、それによって図１に示した歯ブラシ１０のような角度が反対な剛毛の房を有した歯ブラシの製造を容易にする。
【００３５】
マニホールド
【００３６】
上述したように、マニホールド６０は供給装置３０と型棒２８との間の機械の一部であり、型棒２８に向かう経路上にロープ２２を保持するとともに先端丸め装置２００および静止締付装置５９を支持している。
【００３７】
図４および図５を参照すると、マニホールド６０は供給装置３０の下方にある。マニホールド６０に嵌挿されているものは供給装置３０に類似した静止締付装置５９であり、細長い開口を用いた選択的な握持を可能としている。静止締め付け装置５９は、マニホールドに可動に取り付けられたプレート６４（図１１）と、プレート６４を３つの位置の間で動かすためにプレート６４に接続されたピストン６２とを有している。マニホールド６０を通り抜けている案内路５１はまたプレート６４を通り抜けており、ピストン６２が中央位置にあるときには正確に一致している。ピストン６２の一端に圧力が負荷されると、プレート６４内の全ての案内路が一致せず、それによって全てのロープ２２を締め付ける。ピストン６２の他端に圧力が負荷されると、プレート６４内の細長くない案内路だけが一致せず、それによって選択されたロープ２２だけを締め付ける。
【００３８】
マニホールド６０はまた、先端丸め装置２００を支持している。この先端丸め装置２００は以下に詳述する。この先端丸め装置２００は、マニホールド６０内の案内路５１の下方の位置に動かすことができ、それによってロープ２２の自由端２４は先端丸め装置２００に接触することができる（図１４および図１５）。このマニホールド６０は、その底部にあるＴ字形スロット（図示せず）内に先端丸め装置２００を支持しており、先端丸め装置２００がマニホールド６６の底部に沿って動けるようにしている。
【００３９】
先端丸め装置
【００４０】
図９、図９Ａおよび図１０に詳細に示した先端丸め手段２００は、比較的姿勢が低く、かつ比較的軽量で小型であって、この先端丸め装置がフィラメントの自由端と係脱する横断方向に容易に動けるようにしている。この先端丸め装置がこのように容易に動くことができるので、房付け工程の全体においてフィラメントは軸線方向に前進するだけで良く、先端丸め装置を係合するためにその軸線方向の動きの平面から外れるように動く必要はない。典型的に、この先端丸め装置の高さ（図１０における寸法Ｈ）は２インチ未満、より好ましくは１．５インチ未満であり、重さは５ポンド未満である。
【００４１】
この先端丸め装置はまた連続的に変化する楕円研磨経路を有しており、以下に説明するように、この先端丸め装置の研磨面が全ての側から個々のフィラメントの自由端２４を攻撃できるようにして、個々のフィラメントに損傷を与えることなしに均一で高品質の先端丸めに結びつけている。
【００４２】
先端丸め装置２００は、遊星歯車キャリア２１０を貫通して延びている遊星歯車２０４Ａに固定された研磨ホイール２０２を有している。第２遊星歯車２０４Ｂもまた遊星歯車キャリア２１０を貫通して延びて、システムのバランスを取っている。遊星歯車２０４Ａ、２０４Ｂは遊星歯車キャリアの下に取り付けられている静止リングギヤ２０８に係合しており、後述するように、遊星歯車キャリヤが回転すると遊星歯車を回転させる。
【００４３】
遊星歯車キャリヤ２１０は空気により駆動され、かつ静止リングギア２０８と遊星歯車との係合によって、遊星歯車キャリヤの回転が遊星歯車２０４Ａの回転駆動する。このように、研磨ホイール２０２は完全に空気圧駆動であり、先端丸め装置の低い輪郭とコンパクトな寸法に寄与している。
【００４４】
遊星歯車キャリヤ２１０は先端丸め装置を駆動するタービンである。この遊星歯車キャリヤ２１０は、遊星歯車キャリヤの外周に間隔を開けて配置された羽根３００（図９Ａ）に対する空気流によって、その軸（矢印Ａ、図９）の周りに回転される。羽根３００は、圧縮空気が能率的にかつ高い回転数で、例えば少なくとも５，０００回転／分、より好ましくは少なくとも１０，０００回転／分の回転数で遊星歯車キャリヤ２１０を回転させることができるように構成される。遊星歯車キャリヤ２１０は、開口３０４（図９Ａ）を介して遊星歯車キャリヤ２１０に圧縮空気を供給するために空気マニホールド２１６を有したラジアル／スラスト軸受２１４内に着座している。
【００４５】
上述したように、遊星歯車キャリヤ２１０が回転するときには、遊星歯車２０４Ａ、２０４Ｂは静止リングギヤ２０８と係合している。静止リングギヤ２０８は、遊星歯車と係合するときに動かないようにラジアル／スラスト軸受２１４内に圧入されている。その結果、この係合は、遊星歯車２０４Ａ、２０４Ｂが、遊星歯車キャリヤ２１０の回転方向とは反対の方向（矢印Ｂ、図９）においてその軸線周りに回転するようにする。静止リングギヤ２０８および遊星歯車２０４Ａ、２０４Ｂは共に、研磨ホイール２０２を後述する偏倚した楕円軌道内で駆動する遊星歯車式駆動機構２０６を構成している。
【００４６】
遊星歯車キャリヤ２１０が駆動機構および空気ベアリング（モータ駆動式先端丸め装置が必要とするボールベアリングを置き換える）として作用するので、この先端丸め装置２００が必要とするパーツは比較的少なく、さらにその低い姿勢およびコンパクトな設計に寄与している。さらに、潤滑油としての空気の使用が非常に高い回転を可能とし、上述したように、フィラメントを汚染する液体潤滑剤を必要としない。さらに、遊星歯車キャリヤ２１０が研磨ホイール２０２と遊星歯車式駆動機構２０６との間に障壁をもたらすので、ギアの早い摩耗を生じさせ得る研磨ダストが遊星歯車式駆動機構を汚染することを防止する。
【００４７】
フィラメントの自由端を先端丸めする好ましい方法は、全ての側からフィラメントを攻撃することである。しかしながら、遊星歯車２０４の歯数が静止リングギヤ２０８の歯数の正確に半分である場合には、遊星歯車キャリヤが回転するときに遊星歯車のピッチ円Ｃ上にあらゆる点が直線を刻み、かつその直線は静止リングギヤ２０８の直径となる。遊星歯車キャリヤ２１０の各回転は、ピッチ円上の同一の点を同じ直線に沿って連続的に動かす。これはカルダン運動として公知である。この直線はフィラメントを２つの側だけから攻撃する。しかしながら、遊星歯車２０４に対する静止リングギヤ２０８のギヤ比を僅かに２：１を超えるように、一般的には少しの歯数だけ異なるように設定することにより、直線の経路を僅かに偏倚させることができる。このギヤ比により、遊星歯車キャリヤ２１０が回転すると、遊星歯車２０４のピッチ円Ｃ（図９）上の任意の点は、遊星歯車２０４のすべての回転毎に僅かに方向を変える直線を刻む。この研磨ホイール上の点の偏倚した直線は、研磨ホイールがあらゆる側からフィラメントの自由端を攻撃するようにし、均一な先端丸めに結びつく。
【００４８】
研磨ホイールの中心がピッチ円Ｃ上に位置するように研磨ホイール２０２を遊星歯車２０４上に取り付けると、研磨ホイールはそのストロークの終端において瞬間的に停止するとともに、ほとんど同じ経路、すなわち上述した偏倚した直線に沿って方向を逆転させる傾向が生じる。このことは全般的に、研磨されるフィラメントが「イン」ストロークの間に研磨ホイール２０２によって片持ち梁状に湾曲させられるようにし、かつ研磨ホイール２０２が反転するときにフィラメントを平面から捻り出すこともある。この動きは、フィラメントに損傷を与え、および／または良好に丸められた先端２４を製造することがない。このように、研磨ホイール２０２が直線ではなくて楕円を刻むように、研磨ホイール２０２の中心をピッチ円Ｃの内側に取り付けることが好ましい。研磨ホイール２０２がその遠地点に接近すると、それはフィラメントを回転させ始め、突然ではなく多かれ少なかれ徐々に反対方向への湾曲を提供する。刻まれる線の方向のわずかな変化は、上述したように、楕円の長径の方向を変え、研磨ホイールの全体的な楕円経路の方向の継続的な変化に結びつく。フィラメントがあらゆる側から攻撃されるようにする偏倚する直線と、フィラメントが片持ち状に曲げられることを防止する楕円経路との両方を組み合わせることは、良好に丸められたフィラメントをもたらす。
【００４９】
その中心点がピッチ円の外側にあるように研磨ホイール２０２を取り付けることも考えられるが、それもまた楕円経路を達成する。さらに、研磨ホイール上の特定の点だけが偏倚する楕円経路を刻むということは理解されるべきである。研磨ホイール上に他の全ての点が異なる楕円パターンを刻み、少数が直線に変性し、かつ少数がごく一部が円を刻む。しかしながら、大多数が楕円パターンを刻み、かつ記載した装置を用いて先端丸めしたフィラメント良好に丸められる。
【００５０】
供給工程
【００５１】
図４および図５を参照すると、ロープ２２はスプール２６から房付け機２０に供給されている。ロープ２２は、案内路開口５０（図６Ａを参照）および５１を介して供給装置３０およびマニホールド６０に糸通しされ、全般的に型棒２８への軌道上に保持される。
【００５２】
最初に糸通しする間、ロープ２２は、マニホールド６６の底部のすぐ上の位置へと房付け機２０に供給される。図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、ロープ２２は静止締付装置５９と協動する供給装置３０により房付け機２０を通して進められる。マニホールド６６の底部のすぐ上にあるロープ２２から始まるシーケンスを説明すると、全てのロープ２２（ステップ１２０、図３Ａ）を締め付けるために供給装置３０は左方に付勢される。先端丸め装置２００は、マニホールド６０の案内路５１の下方の位置へと動かされる（図１４）（ステップ１２２，図３Ａ）。ロープ２２の自由端２４を先端丸め装置２００の研磨ホイール２０２に接触させるために供給装置３０が進められ（図１５）（ステップ１２４，図３Ａ）、かつ静止締付装置５９は全てのロープ２２を締め付けるように付勢される。ロープ２２の自由端２４が十分に丸められると、静止締め付け装置５９は全てのロープ２２をゆるめるように付勢され、供給装置３０はマニホールド６６の底部よりすぐ上の位置へと研磨ホイール２０２からロープ２２を引き抜き、かつ先端丸め装置２００はその最初の位置へと動かされる（ステップ１２６，図３Ａ）。
【００５３】
型棒２８は上方に動かされてマニホールド６６の底部と係合する（ステップ１２７、図３ａ）。
【００５４】
供給装置３０のピストン３４は通過している全てのロープ２２を締め付けるために付勢され続け（図７A〜図７Cに示したように左側に付勢される）、かつ静止締付装置５９は付勢されてロープ２２が自由に動けるようにする。供給装置３０は、下方に動かされると、型棒２８に向かって前方へとロープ２２を前進させる（図１６）（ステップ１２８，図３Ａ）。移動距離Ｄ１は、マニホールド６６の底部のすぐ上の位置から、短い房１２に対応している型棒２２のより浅いブラインド開口８２，８４の底部７８への距離に相当しており（図１）、それによってロープ２２の自由端２４を型棒２８のより浅いブラインド開口８２、８４の底部７８へと前進させる（図１７A）。
【００５５】
次いで、静止締付装置５９のピストン６４は全てのロープ２２を締め付けるために反対方向に付勢され、かつ供給装置３０のピストン３４は全てのロープ２２をゆるめるために中央位置に付勢される（図６Ａ〜図６Ｃ）（ステップ１３０，図３Ａ）。その後、供給装置３０は、最終製品における短い剛毛１２と長い房１４（図１）との間の長さの違いに等しい距離、すなわち図１７Ａにおける距離Ｄ２（ステップ１３２，図３ａ）だけロープ２２に沿って後方に動かされる。静止締付装置５９は、供給装置３０が上方に動くときの供給装置３０とロープ２２との間の摩擦によって、ロープ２２が型棒２８から引き抜かれるのを防止する。
【００５６】
次に、供給装置３０のピストン３４は、最終製品においてより長い剛毛１４（図１）となるロープ２２を選択的に締め付けるために右側に付勢され（図８Ａ〜図８Cに示すように）、かつ静止締付装置５９は浅い開口の底部に進められていたロープ２２を締め付けるために付勢される（ステップ１３４，図３Ａ）。それから、供給装置３０は距離Ｄ２だけ下方に動き、それによって型棒２８のより深いブラインド開口８６の底部７９へと他のロープ２２を前進させる（図１７Ｂ）（ステップ１３６，図３Ａ）。
【００５７】
次に、静止締付装置５９が全てのロープ２２を締め付け、かつ供給装置３０が全てのロープ２２をゆるめる（ステップ１３８，図３ａ）。それから、供給装置３０は約０．１０インチ上方に動かされる（ステップ１４０，図３Ｂ）。次に、供給装置３０は全てのロープ２２を締め付け、かつ静止締付装置５９は全てのロープ２２をゆるめる（ステップ１４２，図３Ｂ）。供給装置３０および型棒２８は同時に約０．１０インチ下方に動く（ステップ１４４，図３Ｂ）。
【００５８】
次に、静止締付装置５９は全てのロープ２２を締め付けるために付勢され、かつ以下に詳細に説明するように剛毛が刃７０によってロープ２２からカットされる（ステップ１４６，図３Ｂ）。刃７０はマニホールド６６の底部と面一にロープ２２をカットする。それから、供給装置３０のピストン３４は全てのロープ２２をゆるめるように付勢され（図７Ａ〜図７Ｃ）、かつ静止締付装置５９は全てのロープ２２を締め付けるように付勢される。供給装置３０は、次のサイクルの間にロープ２２を供給するべく約１／２インチのたるみを供給装置３０に与えるために、ロープ２２に沿って上方に動く（図１４）（ステップ１４８，図３Ｂ）。型棒２８が完全に一杯でない場合には（ステップ１５０，図３Ｂ）、型棒２８は新しい空の部分がマニホールド６０の案内路５０と一直線に並ぶように前進し（ステップ１５２，図３Ｂ）、かつ上述した工程が繰り返される。型棒２８が完全に剛毛で一杯な場合には、型棒２８は取り出される、かつ新しい型棒が房付け機２０に挿入される（ステップ１５０，図３Ｂ）。
【００５９】
図４に示したように２つを用いるときには、上述したステップが両方の供給装置３０において同じであり、かつ２つの供給装置は全般的に同時にステップを実行することは理解されるべきである。また、単一の静止締付装置５９だけが２つの供給装置３０と協動するために必要である。
【００６０】
剛毛の長さへのフィラメントの切断
【００６１】
図１８乃至図２０を参照すると、ロープ２２はマニホールド６０の案内路５１を通過して型棒２８に至っている。刃７０がマニホールド６６の底部上に可動に取り付けられており、かつマニホールド６０の案内路５１を通過したロープ２２と離れた位置から係合する位置へと動くことができる。
【００６２】
房１２、１４は刃７０によってロープ２２からカットされる。型棒２８および供給装置３０は、型棒２８とマニホールド６６の底部との間を刃７０が自由に通過できるようにするとともに、型棒２８内の完成した房が型棒２８の上面７６より上方に突出できるようにするために、同時に約０．１０インチ下方へと動く。静止締付装置５９は全てのロープ２２を締め付けるように付勢される。刃７０は係合し、マニホールド６６の底部と面一にロープ２２をカットし、次いで離れて、型棒２８が間欠送りされて新しいロープ２２が挿入されるようにする。型棒２８から突き出ている端部は、歯ブラシハンドル１８のそれらの周りが射出成形されるときに歯ブラシ１０に固定される。型棒２８内の自由端２４は、完成した歯ブラシ１０（図１）において剛毛の作用端となる。
【００６３】
房付け工程の反復
【００６４】
上述したように房１２、１４、１６がある長さにカットされた後、型棒２８はその空の部分をマニホールド６０の案内路５１に一致させるために間欠送りされる。上述した工程は型棒２８の全ての部分に剛毛が充填されるまで継続される。次いで、型棒２８は房付け機２０から取り出されて新しい型棒２８と交換される。
【００６５】
それから、充填された型棒２８は、より多くの剛毛、例えば図２１に示した先端房１６を受け入れるために他の充填ステーションに移送することができる（ステップ１５４、図３Ｂ）。型棒が完全に充填されると、この型棒２８は射出成形機へと移送され（ステップ１５６，図３Ｂ）、そこにおいて図２２に示すようにモールドキャビティ８０の一部分を画成する。射出成形機に移送される前に、加熱ステップによって房を一体に溶解させると、従来技術においてよく知られているように、剛毛の端部に形成されるべきアンカーが製造される。モールドキャビティ８０内に樹脂が射出されると、モールドキャビティ８０内に延びている房１２、１４、１６の部分の周りにハンドル１８が形成されて、剛毛をハンドル１８内に堅固に固定する（図２３）（ステップ１５８，図３Ｂ）。次いで、完成した歯ブラシ１０は包装ステーションへと送られる（ステップ１６０，図３Ｂ）。
【００６６】
張力装置
【００６７】
図２４Ａおよび図２４Ｂを参照すると、１つの課題がスプール２６と房付け機２０との間で生じ得る。ロープ２２が異なる長さで進められるので、スプール２６と房付け機２０との間のたるみは一つのロープ２２から次へと変化し、かつその変化は変形例は房付け機２０のサイクル毎に増加する。最終的に、このたるみは平面から動き出てそれ自体の上に重なる輪８８（図２４Ｂ）をロープ２２に生じさせ（図２４A）、最終的にほつれないしは破壊を引き起こす。各ロープ２２を個別の張力装置に通すことは典型的に高価であり、かつ糸通しが困難である。さらに、個別の張力装置は、ますます変化する長さを補償するという課題を抱え得る。
【００６８】
一様な張力調整を提供するために、本発明は図２５に示した張力装置９０を用いる。ロープ２２は、ガイド９６および９６Ａを介して介して２つの平行プレート９２および９４間に糸通しされる。ガイド９６および９６Ａは全般的に同一直線上にある。２つの平行プレート９２、９４は、好ましくは透明な材料、例えばガラスあるいはポリカーボネートから製造されて、この張力装置９０内のロープ２２をオペレータが観察できるようにしている。平行プレート９２、９４はロープ２２が房付け機２０に向かって動くことができるように間隔を開けて配置されるが、ロープが平面から動き出て自分自身の上にひっくり返る傾向を減少させる。一般的に、プレートの隙間は約２〜５mmである。
【００６９】
側壁９８および９８Aは、２つの平行プレート９２，９４を接続し、かつ図２５に示したように平行プレートの高さ全体にわたって、あるいは平行プレート９２、９４の高さの一部にわたって延びることができる。側壁９８および９８Ａは、平行プレート９２、９４に間隔を開けつつ接続する、典型的にゴムガスケットである。ガイド９６、９６Ａは、全般的に平行プレート９２、９４の上部に向かって配置された、側壁９８，９８Ａ内の開口である。
【００７０】
上部壁９９および底部壁９９Ａもまた平行プレートを接続している。上部壁９９および底部壁９９Ａは、図２５に示したように平行プレート９２，９４の長さであり、あるいはその一部の長さとすることができる。上部壁９９および底部壁は９９Ａは、平行プレート９２、９４に間隔を開けつつ接続する、典型的にはゴムガスケットである。
【００７１】
上部壁９９は、そこを通って流体９５、例えば圧縮空気あるいは水が通過する、１つないしは一連の開口を有している。この流体９５はロープ２２上を通過して、ロープの長さに関わらず、個々のロープ２２上の張力を維持する。次いで、流体９５は底部壁９９Ａ内の開口（図示せず）を通過し、底部壁９９Ａが平行プレート９２、９４の全長より短い場合には底部壁９９Ａの周辺Ａを通過する。全般的に、流体は、ガイド９６および９６Ａの間に引かれる線に対して実質的に垂直な方向、好ましくは垂線に対して±５度以内の方向に流れなければならない。
【００７２】
この張力装置９０は各ロープ２２上に張力を保つ簡単かつ効果的な方法であり、それによって引っかかりを防止する。水を流体９５として用いるときには、フィラメントが製造の間にアニールされていない場合、例えばフィラメントがスプールからではなく紡糸口金ないしは押出機から直接供給される場合、この張力装置はまたフィラメントをアニールする役割を果たすことができる。
【００７３】
他の実施例は以下の請求項の範囲内にある。例えば、本発明の方法および装置はまた、歯ブラシではない他のタイプのブラシを形成するためにも適している。さらに、先端丸め装置を空気圧駆動として説明したが、あらゆる種類の圧搾ガスを用いることができる。また、説明した装置を独立した製造機械として用いるために適合させることもできる。したがって、他の実施例は以下の請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】異なる方向に異なる角度で延びる剛毛房を有した歯ブラシの斜視図。
【図２】本発明の一実施例による房付け機によって順に実行される一般的な工程のフローチャート。
【図３Ａ】房付け機によって順に実行される特定の工程のフローチャート。
【図３Ｂ】房付け機によって順に実行される特定の工程のフローチャート。
【図４】本発明の一実施例による房付け機の要部破断正面図。
【図５】図４に示した房付け機の側面図。
【図６Ａ】図４に示した房付け機の供給装置を付勢されていない状態で示す、破断線６Ａ−６Ａに沿った平面図。
【図６Ｂ】図６Ａに示した供給装置の破断線６Ｂ−６Ｂに沿った断面図。
【図６Ｃ】図６Ｂに示した供給装置の要部拡大図。
【図７Ａ】供給装置が一方に付勢された状態で示す、図６Ａに相当する図。
【図７Ｂ】供給装置が一方に付勢された状態で示す、図６Ｂに相当する図。
【図７Ｃ】供給装置が一方に付勢された状態で示す、図６Ｃに相当する図。
【図８Ａ】図７Ａ乃至図７Ｃに示した状態とは反対側に付勢された状態の供給装置と共に示す、図６Ａに相当する図。
【図８Ｂ】図７Ａ乃至図７Ｃに示した状態とは反対側に付勢された状態の供給装置と共に示す、図６Ｂに相当する図。
【図８Ｃ】図７Ａ乃至図７Ｃに示した状態とは反対側に付勢された状態の供給装置と共に示す、図６Ｃに相当する図。
【図９】本発明の一実施例に記載の先端丸め装置の平面図。
【図９Ａ】図９の先端丸め装置の斜視図。
【図１０】図９の先端丸め装置の要部破断側面図。
【図１１】本発明による一実施例の静止型締装置の平面図。
【図１２】本発明による一実施例の型棒の平面図。
【図１３】図１２の型棒の１つの歯ブラシキャビティの斜視図である。
【図１４】房付け機の様々な要素の動きを示す、図４に示した房付け機の正面図。
【図１５】房付け機の様々な要素の動きを示す、図４に示した房付け機の正面図。
【図１６】房付け機の様々な要素の動きを示す、図４に示した房付け機の正面図。
【図１７Ａ】挿入された剛毛を示す、図１２の型棒の要部破断側面図。
【図１７Ｂ】挿入された剛毛を示す、図１２の型棒の要部破断側面図。
【図１８】挿入された剛毛と共に示す図１２の型棒の斜視図。
【図１９】係合した刃および切断された剛毛と共に示す、図１８の型棒の斜視図。
【図２０】離脱した刃および切断された剛毛と共に示す、図１９の型棒の斜視図。
【図２１】型棒内の剛毛および挿入された先端の房と共に示す、図１２の型棒の要部破断側面図。
【図２２】剛毛の周囲に歯ブラシハンドルを形成するために他の歯ブラシ金型と係合している図１２の型棒の要部破断側面図。
【図２３】図１の歯ブラシの要部破断側面図。
【図２４Ａ】それ自体の上に重なる輪を形成している剛毛のロープを示す側面図。
【図２４Ｂ】それ自体の上に重なる輪を形成している剛毛のロープを示す側面図。
【図２５】図４に示した房付け機に適した張力調整装置の斜視図。
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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