帶有活動接頭的玩具造型的製作方法

2023-05-08 12:45:16

專利名稱：帶有活動接頭的玩具造型的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及可活動的玩具造型，特別涉及帶有大量特殊活動零件的玩具造型，從而給造型提供逼真的視覺和感覺。
背景技術：
現在已經知道有帶活動肢幹的玩具造型。但由於製造和組裝完整的玩具造型較昂貴，因此，帶有大量活動肢幹的玩具造型並不廣泛應用。此外，當玩具造型的全長減少到約10-12英寸以下時，由於製造小肢幹和在小肢幹上安裝許多可活動零件較困難，因此製造和組裝費用大量增加。給相當小的玩具造型提供許多活動零件的另外一個問題與製造小的接頭有關，因為這些接頭必須是耐用的和具有高精度公差，以便在接頭的活動表面之間提供足夠的、適當操縱接頭所需的摩擦。此外，還有一個長久以來就有的目的，就是在將任何不希望有的間隙降低到最小程度的情況下將活動肢乾逼真地連接到相鄰的軀幹部分上，從而使活動造型的外表面具有相當連續和逼真的外觀。

發明內容
因此，最好提供一種帶有許多活動肢幹的玩具造型，這些活動肢幹具有改進的、使用壽命增加的接頭結構，以便能變換出許多逼真的姿態。最好還提供一些方法，它能減少組裝各種尺寸、包括小尺寸和具有活動肢幹的玩具造型所需要的時間和工作量。最好再提供各種全長小於10英寸並能提供改進的接頭操縱的玩具造型。此外，還希望製造帶有彈性的活動肢幹和軀幹部分的玩具造型，且該軀幹部分的外表面無螺釘或其它可見的緊固件，在連接部件之間只有很小的間隙。
本發明提供一種具有活動肢幹、而該活動肢幹具有大量接頭的玩具造型。本發明的玩具造型包括一個或一個以上的可樞轉連接的零件，該零件具有用第一材料、較佳的是第一熱塑性材料製成的第一接頭件，以及用第二熱塑性材料製成的第二接頭件，第二熱塑性材料具有比第一熱塑性材料熔點低的熔點。第一和第二接頭件在本發明的注塑方法裡當場可樞轉地互相連接。這樣，按照本發明的一個方面，本發明包括在一種注塑工藝裡當場連接第一接頭件和第二接頭件的方法，其中，第一接頭件用第一材料形成，第二接頭件用一種是熱塑性材料的第二材料形成，將第一接頭件插入注塑模的預定位置上，並作為一插入件，然後，注塑第二熱塑性材料，形成環繞著第一接頭件的第二接頭件，且兩者可樞轉地連接。在一較佳實施例裡，第一熱塑性混合物是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)，第二熱塑性混合物是具有約160℃熔點的聚氯乙烯(PVC)混合物，它們的熔點相差至少約70℃。


圖1是局部剖視的、表示具有本發明特徵的玩具造型的前視圖；圖2是圖1所示玩具造型的立體分解圖，它描述了玩具造型的頭部、軀幹和左側肢幹，可以想見，右側肢幹與左側肢幹是對稱的；圖3是圖1所示玩具造型中的零件的立體分解圖，它包括自肩部延伸至該組件前面的手肘的左臂組件，以及在圖示的超聲波焊接裝置裡進行超聲波焊接；圖4是圖1所示玩具造型中的上部軀幹、頭/頭接頭、左臂和右臂組件、以及軀幹接頭在組裝和超聲波焊接前的立體分解圖；圖5是圖4所示的組裝步驟完成後的上部軀幹、下部軀幹、以及左腿和右腿組件在組裝和超聲波焊接、以製成圖1所示的玩具造型前的立體分解圖；圖6是在現場注塑過程中作為插入件使用的第一接頭件的立體圖，其中，該插入件與第二接頭件可樞轉地連接，以形成圖1所示玩具造型中的可樞轉的左臂；圖7是圖8中的插入件的剖視圖，它與第二接頭件連接，並包括一樞銷，它正在一注塑模裡成形，為清楚起見，部分模具被去掉；圖8是用圖7所示的注塑模製成的、可樞轉連接的第一和第二接頭件的立體圖，它用虛線表示圖6所示插入件(第一接頭件)的位置和連接；圖9是一插入件的立體圖，該插入件提供與圖1所示玩具造型中的軀幹接頭對應的、本發明的球窩接頭的球體；圖10是圖9中的插入件的剖視圖，它與一承窩連接，並正在一注塑模裡成形，為清楚起見，部分模具被去掉；圖11是用圖10所示的注塑模製成的球窩接頭的立體圖，它用虛線表示圖9所示插入件(第一接頭件)與球窩接頭的承窩(第二接頭件)本體連接位置；圖12是用於圖1所示玩具造型中的手/手腕的插入件的立體圖；圖13是按照本發明的方法、(與圖12中的插入件一起)用來成形左手的手指件和樞銷的立體分解圖；圖14是本發明一造型中的左手的諸手指件的立體圖，其中，各手指件在注塑製成左手前可樞轉地安裝在一樞銷上；圖15用本發明的注塑方法製成的、圖1所示玩具造型中的左手的立體圖；以及圖16是圖12和14中的插入件與本發明玩具造型中的左手連接的剖視圖，它正在一注塑模裡成形，且為清楚起見，部分模具被去掉。
具體實施例方式
參看圖1，它顯示了用標號10表示的一玩具造型。玩具造型10包括軀幹12和包括左臂14、右臂16、左腿18和右腿20、以及頭部22的諸肢幹。
在圖1中以不同取向表示的左臂14和右臂16包括用標號24、42、58、66、80和102表示的許多臂部件。這些臂部件分別在接頭14a、14b、14c、14d、14e和14f，以及16a、16b、16c、16d、16e和16f處互相連接，以提供活動的左臂14和右臂16。由於兩臂14和16、兩腿18和20、以及它們的零件是互相對稱的，因此，我們將詳細描述左臂14和左腿18，而對應的右臂16和右腿20的結構和組裝是相同的。
首先參看圖1和2，第一臂部件24具有一球形頂部26和從其上下垂並與其一體形成的短柱身26a，它們提供左肩的外形，且大約是上臂的1/3以上。球形體26有一通向第一臂部件24內部的弓形開口27。具有槓桿臂28的接頭件25在接頭14a處可樞轉地安裝在第一臂部件24上。槓桿臂28的一端終止於圓盤30，另一端終止於環31。環31有一安裝接頭件25的孔。槓桿臂28的環31延伸通過弓形開口27，並可樞轉地安裝在形成於第一臂部件上的樞銷33(下面介紹)上。
這種將接頭件25安裝在軀幹12裡的方法將容許第一臂部件24在接頭14處繞大約90°的弧線A樞轉。這樣，當第一臂部件24安裝在軀幹12上時，如下面將更詳細描述的，臂部件24將能夠在軀幹的臂孔36裡樞轉，這樣，第一臂部件上的球形體26的外表面和臂孔36的圓形邊緣38之間的間隙在第一臂部件24沿弧線A的所有位置上都是很小的。
第一臂部件24還包括一通過短軸34與短柱身26a的底表面間隔開的圓盤32，第一臂部件24通過圓盤32與第二臂部件42可轉動地連接。如圖2所清楚顯示的，第二臂部件42具有互補的第二臂部件外殼42a和42b，它們通過在第二臂部件外殼42a上的、並具有一孔52的圓柱銷50接納自第二臂部件外殼42b內表面延伸的組裝銷54而互相固定。在組裝第二臂部件外殼時，第一臂部件上的圓盤32位於對應的圓形內腔46裡，而短軸34延伸通過在第二臂部件42頂壁44上的孔，該孔是由頂壁44上的、互補的半圓缺口48a和48b形成的。由於圓盤32位於內腔46裡並抵頂著頂壁44的內表面44a，第二臂部件42可相對第一臂部件24在接頭14b處環繞短軸34轉動360°。此外，第二臂部件外殼42a有一沿第二臂部件42的、靠近圓柱銷50的彎曲體表面延伸的弓形開口56，如下面所述的，該開口將容許在接頭14c處的活動。
左臂14還包括作雙樞轉件用的第三臂部件58。第三臂部件58具有一板60，在板的相對兩端，孔62和64橫向延伸通過。第三臂部件58通過孔62與第二臂部件42上的圓柱銷50連接，從而提供接頭14c(樞轉接頭)。
左臂14還包括第四臂部件66，它在接頭14d處與第三臂部件58可樞轉地連接。第四臂部件66包括互補的第四臂部件外殼66a和66b。第四臂部件外殼66a上設有圓柱銷68，它延伸通過孔64，從而提供樞轉運動。圓柱銷68上有一可與第四臂部件外殼66b上的、互補的組裝銷71配合的孔70。從圖1和2上可看到，第四臂部件66在結構和功能上類似於第二臂部件42，只是其全長較短並與第二臂部件42的取向相反。這樣，第四臂部件66具有一圓形內腔72(類似於圓形內腔46)和一底壁74，底壁74限定兩半圓缺口74a和74b，而兩半圓缺口形成一與內腔72連通的孔76。
這樣，通過將圓柱銷68插入第三臂部件58上的孔64而將第四臂部件66連接在第三臂部件58上，並提供接頭14d。由此可見，第三臂部件58提供了一雙樞轉件，它容許第二臂部件42和第四臂部件66分別在接頭14c和14d處單獨地相對第三臂部件58樞轉。
當第二臂部件和第四臂部件相對樞轉時，各臂部件可樞轉約90°的弧度(用B和C表示)，這樣，第二和第四臂部件總的可相對樞轉約180°，使第三臂部件起類似肘節的作用。由於第三臂部件58作雙樞轉件用，而自然人的肘節具有單樞轉接頭，故第二和第四臂部件互相隔開。
最好參看圖1，當左臂14完全沿縱向延伸時，第三臂部件58緊靠在第二臂部件42底部上的弓形開口56的端壁56a上和形成於第四臂部件的弓形開口78上的端壁78a上，從而提供一連續的外側臂表面。第三臂部件58上設有自外側邊緣83向外延伸並略微向下彎曲的翼狀延伸部分80，以便充填由於第二和第四臂部件42和66在第三臂部件58的相反端樞轉安裝引起的間隙，從而確保活動的左臂14具有環繞第三臂部件58的全範圍運動。這樣，翼狀延伸部分將容許臂14呈現出相當連續的外側臂表面，而第二和第四臂部件42和66在不會與樞轉的臂部件幹擾的情況下與第三臂部件58連接。
左臂14還包括第五臂部件80，它通過下臂接頭件82在接頭14e處與第四臂部件66可轉動地連接。接頭件82包括一圓盤84和一板86，它們通過一短軸88互相隔開。第五臂部件80包括互補的外殼80a和80b，第五臂部件外殼80a具有帶孔92的圓柱銷90，它與自互補的第五臂部件外殼80b上延伸出來的組裝銷94配合。第五臂部件80還具有一圓形內腔96和一帶孔100的頂壁98，通過孔100可與內腔96連通。從圖1和2可清楚地看出，第五臂部件80和第四臂部件66在結構和操作上除了尺寸略有不同外基本上是相同的。當第四和第五臂部件66和80通過下臂接頭件82在接頭14e處可轉動地連接時，第四和第五臂部件66和80在它們的各自壁74和98處緊密配合，此時，短軸88延伸通過孔76和100，而圓盤84坐在壁74的內表面上，板86坐在壁98的內表面上。這樣，第四和第五臂部件66和80可環繞軸88相對轉動360°，而圓盤84在內腔72裡轉動。
左手102(下面將詳細討論)包括一具有中心孔106的環。環104通過軸110與左手102的底壁108間隔開。通過將環104安裝在圓柱銷90上，使左手102在接頭14f處可樞轉地連接第五臂部件80上，此時，軸110延伸通過在臂部件80上的弓形開口91。因此，左手102在圓柱銷90上樞轉。
左腿18包括許多腿部件，它們在一系列接頭處互相連接，以提供結構和運動與上述臂14對應的活動腿。這樣，腿18包括第一、第二、第三、第四和第五腿部件124、142、158、166和180，它們與左臂部件24、42、58、66和80，以及右臂部件24r、42r、58r、66r和80r和右腿部件124r、142r、158r、166r和180r類似。
參看圖1和2，第一腿部件124具有一球形頂部126和從其上下垂並與其一體形成的短柱身126a，它們提供左臀部的外形，且大約是上腿的1/3以上。球形體126有一通向第一腿部件124內部的弓形開口127。具有槓桿臂128的接頭件125在接頭18a處可樞轉地安裝在第一腿部件124上。槓桿臂128的一端終止於圓盤130，另一端終止於環131。環131有一安裝接頭件125的孔。槓桿臂128的環131延伸通過弓形開口127，並可樞轉地安裝在形成於第一腿部件上的樞銷133(下面介紹)上。
這種將接頭件125安裝在軀幹12裡的方法將容許第一腿部件124在接頭18a處繞大約90°的弧線D樞轉。這樣，當第一腿部件124安裝在軀幹12上時，如下面將更詳細描述的，腿部件124將能夠相對軀幹12樞轉，這樣，第一腿部件上的球形體126的外表面和腿孔136的圓形邊緣138之間的間隙在第一腿部件124沿弧線D的所有位置上都是很小的。
第一腿部件124還包括一通過短軸134與短柱身126a的底表面間隔開的圓盤132，第一腿部件124通過圓盤132與第二腿部件142可轉動地連接。如圖2所清楚顯示的，第二腿部件142具有互補的第二腿部件外殼142a和142b，它們通過在第二腿部件外殼142a上的、並具有一孔152的圓柱銷150接納自第二腿部件外殼142b內表面延伸的組裝銷154而互相固定。在組裝第二腿部件外殼時，第一腿部件上的圓盤132位於對應的圓形內腔146裡，而短軸134延伸通過在第二腿部件142頂壁144上的孔，該孔是由頂壁144上的、互補的半圓缺口148a和148b形成的。由於圓盤132位於內腔146裡並抵頂著頂壁144的內表面144a，第二腿部件142可相對第一腿部件124在接頭18b處環繞短軸134轉動360°。此外，第二腿部件外殼142a有一沿第二腿部件142的、靠近圓柱銷150的彎曲體表面延伸的弓形開口156，如下面所述的，該開口將容許在接頭18c處的移動。
左腿18還包括作雙樞轉件用的第三腿部件158。第三腿部件158具有一板160，在板的相對兩端，孔162和164橫向延伸通過。第三腿部件158通過孔162與第二腿部件142上的圓柱銷150連接，從而提供接頭18c(樞轉接頭)。
左腿18還包括第四腿部件166，它在接頭18d處與第三腿部件158可樞轉地連接。第四腿部件166包括互補的第四腿部件外殼166a和166b。第四腿部件外殼166a上設有圓柱銷168，它延伸通過孔164，從而提供樞轉運動。圓柱銷168上有一可與第四腿部件外殼166b上的、互補的組裝銷171配合的孔170。從圖1和2上可看到，第四腿部件166在結構和功能上類似於第二腿部件142，只是其全長較短並與第二腿部件142的取向相反。這樣，第四腿部件166具有一圓形內腔172(類似於圓形內腔146)和一底壁174，底壁174限定兩半圓缺口174a和174b(用虛線表示)，而兩半圓缺口形成一與內腔172連通的孔176。
這樣，通過將圓柱銷168插入第三腿部件158上的孔164而將第四腿部件166連接在第三腿部件158上，並提供接頭18d。由此可見，第三腿部件158提供了一雙樞轉件，它容許第二腿部件142和第四腿部件166分別在接頭18c和18d處單獨地相對第三腿部件158樞轉。
最好參看圖1，當左腿18完全沿縱向延伸時，第三腿部件158緊靠在第二腿部件142底部上的弓形開口156的端壁156a上和形成於第四腿部件的弓形開口178上的端壁178a上，從而提供一連續的外側腿表面。
當第二腿部件和第四腿部件相對樞轉時，各腿部件可樞轉約90°的弧度(類似於弧線C和D)，這樣，第二和第四腿部件總的可相對樞轉約180°，使第三腿部件起類似肘節的作用。由於第三腿部件158作雙樞轉件用，而自然人的肘節具有單樞轉接頭，故第二和第四腿部件互相隔開。為了在第二和第四腿部件142和166安裝在第三腿部件158上時充填在第二和第四腿部件142和166外表面上的間隙，第三腿部件158上設有自第三腿部件158的外側邊緣183向外延伸並略微向下彎曲的翼狀延伸部分180，以便充填第二和第四腿部件142和166之間的間隙，從而確保活動的左腿18具有環繞第三腿部件158的全範圍運動。這樣，翼狀延伸部分將容許腿18呈現出相當連續的外側腿表面，而第二和第四腿部件142和166與第三腿部件158連接。
左腿18還包括第五腿部件180，它通過圓盤184在接頭18e處與第四腿部件166可轉動地連接，圓盤184通過一短軸188與第五腿部件180隔開。第五腿部件180具有在它下部延伸通過的孔190。當第四和第五腿部件166和180通過將圓盤184插入第四腿部件166的內腔172而在接頭18e處可轉動地連接時，第四和第五腿部件166和180在它們的各自壁174和198處緊密配合，此時，短軸188延伸通過孔176，而圓盤184坐在壁174的內表面上。這樣，第四和第五腿部件166和180可環繞軸188相對轉動360°，而圓盤184在內腔172裡轉動。
左腳202包括L形左腳外殼202a和202b。左腳外殼202a有一在「L」上部的、具有孔206的樞銷204，和一在「L」底部終端處的、具有孔210的樞銷208。左腳202還具有大腳趾件210和較小的腳趾件212，它們各具有鄰近端210a和212a，以及橫向延伸的孔210b和212b。腳趾件可樞轉地安裝在樞銷208上，而第五腿部件180安裝在樞銷204上。左腳外殼202b通過其上的銷釘214和216與孔206和210配合安裝而與左腳外殼202a連接。
仍參看圖1和2，軀幹12包括一上軀幹250和一下軀幹252，它們在接頭12a處可樞轉地和可轉動地互相連接。如圖1所顯示的，上軀幹250具有一縮小的下端256，下端256由一逐漸削尖的壁258限定，而壁258具有一軸環，它部分地位於下軀幹252的上孔260裡。因此，上孔260基本為圓形，以便接納上軀幹250的縮小端256，這樣，當上軀幹250通過身體接頭254與下軀幹252連接時，軀幹12可活動。在一個具體的較佳實施例裡，上軀幹可相對下軀幹在直立位置上左右樞轉約30°(例如，各側15°)，並可前後樞轉約30°(向後5°和向前15°)，大致類似於環繞人的腰部的運動範圍。身體接頭254(它將在下面參考附圖9-11詳細介紹)作球窩接頭用。
玩具造型10的頭部22基本上是空的，較佳的是用現有技術中已知的滾塑技術、用諸如PVC的熱塑性樹脂製成。頭部的底部261有一內卷的半圓球形底壁262，它限定一空腔263，而在半球的頂部有一通孔264。頭部22通過頭部接頭件266固定在上軀幹250上，頭部接頭件266有一球形體，其上部267支承著一蘑菇形固定件270，固定件270的大小和形狀使其可與通孔264扣接並位於頭部22的內腔裡，而頭部接頭件266的上部267位於空腔263裡。接頭件266有一第二固定圓盤269(類似接頭件25上的圓盤30)，它利用下面將要描述的連接槓桿臂25和第一臂部件24的類似方法，通過槓桿臂274可樞轉地連接在接頭件266裡，並與縫槽280連接。當頭部22連接在軀幹12上時，頭部22可環繞著位於頭部接頭件266裡的樞轉接頭(類似於第一臂部件24裡的樞轉接頭)樞轉，並環繞著圓盤269轉動。這樣，頭部22可相對於軀幹250旋轉和點頭。
軀幹250包括若干縫槽280，以便可轉動地安裝左臂14、右臂16和頭部22。現在介紹左臂14的安裝，但應該知道，右臂16和頭部22也是這樣安裝的。參看圖4，左臂14通過將圓盤30安裝在安裝結構裡而連接在上軀幹250上，而該安裝結構包括由直立的、平行間隔的壁282和284形成的縫槽280。壁284有一沿著其暴露邊緣的半圓形切口286，而壁282的內表面290上有一水平延伸的直立隆起緣288。第一臂部件24上的圓盤30有一凹槽37，它與隆起緣288互補，當圓盤30在縫槽280裡轉動時，凹槽30作掣子用。軀幹外殼250a上設有互補的安裝結構(未畫出)。這樣，當互補的上軀幹外殼250a和250b沿邊緣緊密配合時，互補的安裝結構包括直立的壁，它們互相靠近形成供第一臂部件24上的圓盤30用的固定座，而臂部件24上的軸28延伸通過壁上的半圓形切口286，從而使左臂14可轉動地安裝在上軀幹250上。固定在軸上的圓盤(例如，固定在軸28上的圓盤30)和固定座(例如，縫槽280，而壁284具有一孔，以便可轉動地安裝圓盤30)是互補的接頭件或固定裝置的一個例子，它包括一可轉動的接頭，而該接頭可用來連接玩具造型10的相鄰身體部件。
上軀幹250和下軀幹252在接頭12a處通過身體接頭件254互相連接，而身體接頭件254具有一矩形體300，它帶有一對在矩形體300側壁304上橫向延伸的軌道302。身體接頭件254還包括一可轉動和可樞轉地安裝在矩形體300裡的球形件306，球形件306有一從其上下垂的、並與一板310連接的軸308。
身體接頭件上的矩形體300通過安裝結構281安裝在軀幹250裡，這與前面描述的將第一臂部件24上的圓盤30安裝在縫槽280裡不同。安裝結構280具有一有一半圓形切口314的底壁312。底壁312與一對直立的、平行間隔的側壁316連接，側壁316具有互補的矩形切口318。將身體接頭件254上的矩形體300安裝在底壁312上，使凹口318與身體接頭件上的軌道302嚙合，而軸308延伸通過通過切口314和上軀幹250底部上的開口。
下軀幹252具有另一種類型的安裝結構283，它包括一頂板320，而頂板320的邊緣上有一半圓形的切口322。頂板320有一對平行的增強側壁324，以便有助於在結構上支承頂板320。互補的頂板和增強側壁形成於下軀幹外殼252a和252b上，當外殼252a和252b沿邊緣緊密配合時，頂板互相鄰接，而使板310位於頂板320之下。軸308的長度最好是預定的，這樣，當矩形體300位於底壁312上，而板310位於頂板320下時，上軀幹的縮小端部256可樞轉並可轉動地位於下軀幹252的基本圓形的上孔260裡。
參看圖3，玩具造型10的組裝是通過利用超聲波焊接裝置分步連接玩具造型10的肢幹和軀幹零件進行的。超聲波焊接裝置包括一底座350和一超聲波凹模352，它們以相當高的頻率、例如20kHz-40kHz的頻率共振，且輸出功率從約1000瓦到約4000瓦，以加熱在超聲波焊接裝置裡的零件的表面，使塑料零件的表面沿邊緣焊接在一起。如現有技術中已知的，超聲波焊接裝置的輸出功率的持續時間可以控制，以確保要鄰接表面之間的良好焊接。
參看圖3-5，在本發明的一個較佳實施例裡，超聲波焊接組裝經過一系列的步驟將肢幹部件連接成活動的肢幹分組件，再將肢幹分組件互相連接以形成完整的肢幹，然後將完整的肢幹連接在上下軀幹250和252上，並使上下軀幹250和252互相連接。
如圖3所示，將臂部件外殼42a插入超聲波底座350裡，並通過將圓盤32插入內腔46裡而與第一臂部件24連接。通過板60上的孔62，第三臂部件58與臂部件外殼42a上的圓柱銷50連接，而臂部件外殼42b沿邊緣與互補的臂部件外殼42a緊密配合，且組裝銷54位於圓柱銷50的孔52裡。當臂部件外殼42a和42b互相緊密配合時，圓盤32(由此使第一臂部件24)可轉動地位於第二臂部件42的內腔46裡，而第三臂部件58可樞轉地安裝在第二臂部件42的圓柱銷50上。然後，施加超聲波能，在不影響上述轉動和可樞轉連接的情況下，沿邊緣焊接(較佳的是由ABS形成的)臂部件42a和42b。這樣形成的組件是第一左臂分組件。
在組裝左臂的下一步驟裡，將第四臂部件66的臂部件外殼66a和66b合在一起，以便進行超聲波焊接，此時，第一左臂分組件已連接好(在上述超聲波焊接步驟裡完成)，通過使圓柱銷68延伸通過自第一左臂分組件延伸的第三臂部件58上的孔64，而使組裝銷71被接納在孔70裡，且使下臂接頭件82上的圓盤84插入內腔72裡。在完成第二超聲波焊接步驟之後，形成第二左臂分組件，在第三超聲波焊接步驟裡，它與第五左臂部件80和左手102連接。在第三超聲波焊接步驟裡，臂部件外殼80a和80b沿邊緣緊密配合，並基本上如上面所述的那樣焊接，從而使下臂接頭件82上的板86位於內腔96裡，使環104可樞轉地位於圓柱銷90上。在第三超聲波焊接步驟之後，完成左臂14的安裝。
左腿的組裝按基本上相同的方法、即利用上面所述的組裝左臂的三個超聲波焊接步驟進行。由此，參看圖1和2，在步驟(1)中，通過一次超聲波焊接步驟將第一左腿部件124、左腿部件外殼142a和142b、以及第三左腿部件158連接在一起，並提供第一左腿分組件；在步驟(2)中，通過另一超聲波焊接步驟，並通過使自第一左腿分組件延伸的第三腿部件158上的孔164與左腿部件外殼166a上的圓柱銷168連接，以及使圓盤184插入內腔172，而將第一左腿分組件連接在第五腿部件180上，形成第二左腿分組件；在步驟(3)中，腳趾件210和212可樞轉地安裝在樞銷208上，而樞銷204延伸通過第五左腿部件180上的孔190，使腿部件外殼202a和202b沿邊緣合在一起，並在超聲波焊接前使銷釘214和216分別位於孔206和210裡，由此，既連接第二左腿分組件，又連接腳趾件210和212，最終形成左腿18。
用與左臂14和左腿18相同的方法組裝右臂16和右腿20。
現在參看圖4，通過將圓盤30插入縫槽280裡，使左臂14和右臂16連接在上軀幹250裡。通過將圓盤269插入縫槽280裡連接頭部22(先連接在頭部接頭件266上)。並且，使身體接頭件254上的矩形體300位於底板312上，使軌道302位於側壁316的凹口318裡。然後，沿邊緣對齊上軀幹外殼250a和250b，使互補的縫槽位於各臂孔附近，並在軀幹頂部和底部開孔，以便鄰接頭部接頭件266和身體接頭件254，並連接(臂14和16上的)圓盤30和(頭部22上的)圓盤269和(身體接頭件254上的)軌道302，然後進行超聲波焊接，形成具有左臂14、右臂16、頭部22和身體接頭件254的上軀幹250。
參看圖5，通過(1)將板310置於頂板320下面，並使軸308延伸通過半圓形切口322，以及(2)將圓盤130置於由下軀幹壁336和338限定的內腔330裡，並使軸128延伸通過下軀幹252上的切口332和334。在取向時，使第一腿部件124和124r的球形外壁126和126r嵌入下軀幹252的中凹側壁336和338裡。然後，使下軀幹外殼252a和252b沿邊緣緊密配合，並通過超聲波焊接而互相連接，從而與上軀幹250和左右腿18和20連接，完成玩具造型10的組裝。
按照本發明的另一方面，本發明必然伴有一種注塑法，以便提供一種接頭，使第一接頭件可樞轉地與第二接頭件連接。該方法包括以下步驟(1)將具有基本是圓形孔的第一部分的第一接頭件插入一注塑模，該注塑模有內壁，該內壁限定一至少形成第二接頭件的型腔，然後，將第一接頭件置於注塑模裡，使第一部分與模具壁保持間隔關係，而第一接頭件的第二部分在模具型腔的外面；以及(2)在適當的注塑條件下將熱塑性混合物注入模具型腔，使熱塑性混合物充滿型腔，包裹第一接頭件的第一部分，充填其中的孔，從而形成一包括帶有當場注塑的樞銷的第二接頭件的接頭，該樞銷使第一接頭件與第二接頭件可樞轉地連接，其中，注塑步驟是在不會不利地影響第一接頭件的形狀和結構完整性的注塑條件下進行的。
按照本發明的還有一個方面，本發明必然伴有一種注塑法，以便製造一種球窩接頭，使第一接頭件與第二接頭件可樞轉地連接，該方法包括以下步驟(1)將一具有圓球體第一部分的接頭件插入一注塑模，該注塑模有內壁，該內壁限定一至少形成第二接頭件的型腔，將第一接頭件放入注塑模時，使圓球體的大部分與模壁保持間隔關係，而第一接頭件的圓球體的小部分在模具型腔的外面；以及(2)在適當的注塑條件下將熱塑性混合物注入模具型腔，使熱塑性混合物充滿型腔，包裹第一接頭件的的圓球體的大部分，充填其中的孔，從而形成一包括球窩的第二接頭件，該球窩使第一接頭件與第二接頭件可樞轉地連接，其中，注塑步驟是在不會不利地影響第一接頭件的形狀和結構完整性的注塑條件下進行的。
術語「適當的注塑條件」指的是現有技術中已知的溫度、時間和壓力條件，它們容許將可流動的熱塑性混合物導入注塑模的型腔，從而充滿型腔。如本技術領域的技術人員知道的，這種適當的注塑條件可根據選定的熱塑性材料而按常規確定。此外，短句「不會不利地影響第一接頭件的注塑條件」指的是溫度、時間和壓力條件，少了這些條件，將會使具有通孔的的第一接頭件或包括圓球體的第一接頭件熔化、扭曲，或與第二接頭件融合，從而使第一接頭件和第二接頭件不會適當地相對樞轉。
在樞轉地連接第一接頭件和第二接頭件的本發明方法裡，較佳的是使用立式注塑機，因為這樣可在注塑過程中較容易地對插入的零件進行定位和固定。然而，也可使用其它的注塑裝置，諸如傳統的臥式注塑機，但需使用適當設計的模具。
在本發明的注塑過程中，第一剛性接頭件是用第一材料製成的，該第一材料具有比第二接頭件高的熔點。第一材料可以是任何適於作插入零件的適當材料，如塑料、金屬等等，只要該第一材料具有顯著高於在要求保護的工藝裡使用的第二熱塑性材料熔點的熔點。然而，第一接頭件和第二接頭件最好分別由第一和第二熱塑性材料製成。此外，第一接頭件最好是注塑而成的。
在一個具體的較佳實施例裡，第一熱塑性材料將具有至少比第二熱塑性材料高約30℃的熔化溫度。更佳的是，第一熱塑性混合物具有比第二熱塑性材料高約50℃到約300℃的熔化溫度，而最好具有比第二熱塑性材料高約70℃到約140℃的熔點。適當的第一熱塑性材料可具有在200℃到350℃範圍內的熔點，而適當的第二熱塑性材料可具有在140℃到180℃或更高範圍內的熔點。較佳的第一熱塑性混合物包括具有約300℃熔點的聚碳酸酯，具有約300℃熔點的尼龍，具有約230℃熔點的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)，具有約260℃熔點的聚甲醛樹脂(POM)(例如商標名稱為Celcon的POM)，等等。較佳的第二熱塑性混合物包括具有約160℃熔點的聚氯乙烯或Kraton(一種丁苯橡膠的商標名稱，一種合成橡膠混合物)。在本發明的具體的較佳實施例裡，第一塑料混合物是ABS，而第二塑料混合物是PVC。
由此，可令人欣喜地看到，第二塑料混合物與第一塑料混合物相比是相當柔軟，而第一和第二接頭件之間的顯著的摩擦係數既容許它們相對運動，又能確保它們在新的相對位置上保持不動。這同樣也可應用於其它配對的接頭件(包括分別形成，然後組裝的接頭件)，以便形成玩具造型10的樞轉接頭和旋轉接頭。
參看圖6-8，它們介紹了本發明注塑方法的一個實施例。圖6顯示了一插入件25』，它包括環31和圓盤30』，環31上具有通孔35，圓盤30』上具有沿圓盤外周邊緣30e切割出的鎖閂380。環31和圓盤30』在槓桿臂28的兩端。環35具有向通孔35中心突出的鍵382。鍵382用來增加環31與(在本發明的注塑方法裡形成的)樞銷33之間的樞轉摩擦。鎖閂380可防止在圓盤30』和在注塑過程中形成於圓盤30』上的圓盤30之間的相對運動。
參看圖7，將第一接頭件25』(較佳的是用ABS製成)放在立式注塑模388裡，模具388沿線389分開，槓桿臂28的一部分和環31延伸進入模具388的第一型腔390，而槓桿臂28的又一部分和帶鎖閂的圓盤部分延伸進入模具388的第二型腔392。如圖所示，槓桿臂的中間部分位於模具388裡，它既不與第一型腔390連通，又不與第二型腔392連通。本技術領域的技術人員應該明白，用來充填第一型腔390和第二型腔392的第二熱塑性混合物是在注塑條件下，利用與第二型腔連通的澆道391和與第一型腔連通的澆道(未畫出)注塑的。
圖8顯示了在完成注塑工藝後的第一臂部件24，它帶有用虛線表示的、被在注塑步驟中使用的第二熱塑性混合物包裹的環31的一部分和圓盤30』。如圖7所示，當場形成的樞銷33通過環31上的孔35。
可以看到，右臂部件24r、左腿部件124和帶有右腿部件124r是用相同的方法形成的。
圖9-11顯示了用來製造球窩身體接頭254的本發明注塑工藝的一個實施例。身體接頭254包括第一接頭件450(見圖9)和第二接頭件300，它們可相對樞轉和旋轉。第一接頭件450包括球形件306和板310，它們互相間隔地位於軸308的兩端。第一接頭件450是用第一熱塑性材料、較佳的是ABS製成的。如圖10所示，將第一接頭件450插入模具460，使球形件306的大部分(至少大於其表面積的一半，較佳的是大於其表面積的75％)位於模具型腔462裡，使球形件306的小部分(小於其表面積的一半)、以及軸308和板310位於模具460裡，它們不與模具型腔462連通。在注塑步驟中，將第二熱塑性材料注入模具型腔462裡，以形成第二接頭件300，第二接頭件300具有環繞球形件306外表面形成的內表面，從而形成身體接頭254的球窩。圖11顯示了製成的身體接頭254，它帶有位於身體接頭254的矩形體300內的大部分球形件306(用虛線表示)。
按照本發明的另一方面，本發明必然伴有一種方法，以製造具有可樞轉的手指的身體部件、諸如具有可樞轉的手指件400、402和404的玩具造型10的手102。參看圖12-16，本發明的這個實施例使用注塑方法，以便當場將包括注塑的手指件400、402和404的插入件組裝成一可活動的接頭。這些手指件各由第一熱塑性材料、較佳的是ABS注塑而成的，它們呈現出在常態位置上的、放鬆的手指形狀。手指件400、402和404各具有帶孔400b、402b和404b的基部端400a、402a和404a，一樞銷406橫向延伸通過各孔，使手指件400、402和404可樞轉地安裝在該樞銷上，如圖14所示。可樞轉地安裝的手指件位於樞銷136的中間，它們與樞銷的各端(即，手指件400和樞銷頭部408之間，以及手指件404和樞銷緊固件410之間)有間隙。如圖13和14所示，手指件的基部端400a、402a和404a具有一小於樞銷406長度的組合寬度。這種將手指件400、402和404可樞轉地安裝在樞銷406上的結構構成第一接頭件(利用可樞轉地安裝在樞銷136上)，作為注塑左手102的插入件。此外，將手腕接頭件412(較佳的是用ABS製成)作為用來注塑左手的第二插入件，它包括一端固定在圓盤416上、另一端固定在環418上的軸414。環418具有通孔420和防止環相對(用第二熱塑性材料製成的)孔襯套424轉動的凹口422，孔襯套424是在一注塑步驟中(參看圖16)注塑在環上的。在組裝左臂14過程中，當將左手102可樞轉地安裝在第四臂部件80的樞銷90上時，孔襯套424可增加樞轉摩擦，從而防止在接頭14f處的不希望出現的移動。參看圖1和2。
如圖16所示，在一立式注塑步驟中製成左手102，其中，樞銷406的露出端(包括頭部408和緊固件410)和手腕接頭件412互相相對地插入模具430裡，模具430具有大小和形狀正好形成帶拇指438的左手102的手掌436的第一型腔432。手掌部分436(其形狀由模具的形狀限定)環繞著樞銷406形成，並與樞銷406固定(較佳的是包裹著樞銷頭部408和緊固件410)，以便將手指件可樞轉地固定在手掌部分436上，手掌部分還環繞著手腕接頭件412的軸414和圓盤416形成。第二型腔434限定孔襯套424的表面，孔襯套424在注塑過程中與手掌部分436同步形成，以便製成左手102。注塑模430使手指件400、402和404不與注塑模的型腔連通，這樣，用來形成手掌部分436的材料不會充填手指件之間的區域。然而，這種注塑的確可相對手指件400和406的外側面400c和406c形成齊平表面，從而沿著樞銷頭部408和樞銷緊固件410與樞銷406固定。
申請人在上面描述了本發明。但對於本技術領域的技術人員來說，在申請人的描述範圍內，其它的改進和變化是顯而易見的，而這些改進和變化是在附後的權利要求書限定的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種具有軀幹的玩具造型，包括一上軀幹件，它具有縮小的下端；一下軀幹件，其上端具有一圓形孔，以便安裝所述上軀幹件的縮小的下端；以及一球形接頭，它具有一本體部件和可樞轉地和轉動地安裝在該本體部件裡的球形件，該球形件包括一從其自身延伸的軸，球形接頭的本體部件安裝在上軀幹和下軀幹之一上，由此安裝上軀幹件，並使其可樞轉地和轉動地位於下軀幹件的圓形孔裡。
2.如權利要求1所述的玩具造型，其特徵在於，球形接頭的本體部件具有一對自它們相對側橫向延伸的軌道，上軀幹包括互補的外殼，各外殼具有一對內部形成的、直立的壁，各壁具有在其邊緣處的、與橫向延伸的軌道之一嚙合的凹口。
3.如權利要求1所述的玩具造型，其特徵在於，還包括一固定在軸端部的、橫向對著其縱軸線取向的板，其中，下軀幹包括互補的外殼，各外殼具有內部形成的壁，壁的邊緣帶有缺口，以便將球形接頭的板端接納在下軀幹裡。
4.一種玩具造型，包括(1)一軀幹，它具有(a)一上軀幹件，它具有一縮小的下端；(b)一下軀幹件，其上端具有圓形孔，以便安裝可樞轉地和轉動地設置在所述上軀幹件的所述本體部件裡的縮小的下端；以及(c)一球形接頭，它具有一本體部件和一球形件，該球形件還包括一從其本身延伸的軸，球形接頭的本體安裝在上軀幹和下軀幹之一上，而球形接頭的軸安裝在上軀幹和下軀幹之另一上，這樣，上軀幹件可樞轉地和轉動地安裝在下軀幹件的圓形孔裡；以及(2)至少一對肢幹，各包括(a)將肢幹安裝在玩具造型軀幹上的裝置；(b)第一肢幹部件，其近端具有一體形成的第一樞銷，以便將第一肢幹部件可樞轉地連接在安裝裝置上，並在其遠端具有一體形成的轉動件；(c)第一對互補的外殼，以限定一第二肢幹部件，其近端具有尺寸和形狀能接納轉動件的內側空腔，其遠端具有內部一體形成的、互補的樞銷和安裝銷釘；(d)一第三肢幹部件，它是一細長件，具有帶第一孔的第一端和帶第二孔的第二端；(e)第二對互補的外殼，以限定第四肢幹部件，其近端具有內部一體形成的、互補的樞銷和安裝銷釘；其中，第二肢幹部件的樞銷被接納在細長件的第一孔裡，而第四肢幹部件的樞銷被接納在細長件的第二孔裡。
5.一種活動肢幹，包括一末端肢幹部件，它具有一從其近端延伸的、並終止於一具有一孔的環裡的軸；以及一第二肢幹部件，其遠端具有形成於第二肢幹部件內的內樞銷，所述樞銷能與所述孔嚙合，以便可樞轉地安裝在末端肢幹部件裡。
6.如權利要求5所述的活動肢幹，其特徵在於，還包括一接頭件，它自所述第二肢幹部件的近端延伸，而所述接頭件的遠端被接納在所述第二肢幹部件的近端；一第三肢幹部件，它可操作的連接在接頭件的近端；以及所述第二和第三肢幹部件之一具有尺寸和形狀能轉動地接納接頭件的一端的內側空腔。
7.如權利要求5所述的活動肢幹，其特徵在於，第二肢幹部件的遠端具有一能允許軸的樞轉運動的圓形孔。
8.如權利要求5所述的活動肢幹，其特徵在於，末端肢幹部件還包括可樞轉地安裝在其遠端的手指/足趾。
9.一種活動肢幹，包括一末端肢幹部件，其近端具有形成於所述末端肢幹部件內的內樞銷；一第二肢幹部件，它自所述末端肢幹部件的近端延伸，從而其遠端通過所述內樞銷可樞轉地安裝在所述末端肢幹部件的近端內；以及一第三肢幹部件，其遠端具有尺寸和形狀能轉動地接納所述第二肢幹部件的近端的內側空腔。
10.如權利要求9所述的活動肢幹，其特徵在於，末端肢幹部件是由一對互補的外殼形成的。
11.如權利要求9所述的活動肢幹，其特徵在於，第三肢幹部件是由一對互補的外殼形成的。
12.如權利要求9所述的活動肢幹，其特徵在於，一轉動件設置在所述第二肢幹部件的近端，而所述第三肢幹部件的遠端具有一內側空腔，該內側空腔的尺寸和形狀可接納所述轉動件，從而使所述末端肢幹部件能夠相對所述第三肢幹部件轉動和樞轉。
13.如權利要求9所述的活動肢幹，其特徵在於，一孔延伸通過所述第二肢幹部件的遠端，而所述樞銷與所述孔嚙合，從而將第二肢幹部件的遠端可樞轉地安裝在所述末端肢幹部件的近端。
14.如權利要求9所述的活動肢幹，其特徵在於，所述末端肢幹部件的近端具有一圓形孔，以便允許第二肢幹部件的樞轉運動。
15.如權利要求9所述的活動肢幹，其特徵在於，所述末端肢幹部件還包括可樞轉地安裝在其遠端的手指/足趾。
16.一種活動肢幹，包括一末端肢幹部件，它具有從其近端延伸的一軸，所述軸終止於一孔；一第二肢幹部件，其遠端具有形成在第二肢幹部件內的內樞銷，所述樞銷能與孔嚙合，從而可樞轉地安裝末端肢幹部件；一接頭件，它自所述第二肢幹部件的近端延伸，所述接頭件的遠端安裝在所述第二肢幹部件的近端裡；一第三肢幹部件，它可操作地安裝在所述接頭件的近端；以及第二和第三肢幹部件之一具有尺寸和形狀能轉動地安裝接頭件一端的內側空腔。
17.如權利要求16所述的活動肢幹，其特徵在於，所述第二肢幹部件的遠端具有一圓形孔，以便允許所述末端肢幹部件的樞轉運動。
18.如權利要求16所述的活動肢幹，其特徵在於，一轉動件設置在所述接頭件的近端上，而所述第三肢幹部件的遠端具有尺寸和形狀能容納所述轉動件的內側空腔。
19.如權利要求16所述的活動肢幹，其特徵在於，所述第二肢幹部件是由一對互補的外殼形成的。
20.如權利要求16所述的活動肢幹，其特徵在於，第三肢幹部件是由一對互補的外殼形成的。
21.如權利要求16所述的活動肢幹，其特徵在於，末端肢幹部件還包括在其遠端可樞轉地安裝的手指/足趾。
全文摘要
一種玩具造型，它具有多個通過樞轉接頭與軀幹連接的肢幹，所述樞轉接頭是在一立式注塑步驟中注塑而成的，該注塑步驟當場形成樞轉接頭的一個部件，並使其與預先形成的樞轉接頭的第二部件可樞轉地互相連接。
文檔編號C08L23/10GK1410143SQ01137749
公開日2003年4月16日 申請日期1998年8月13日 優先權日1998年6月1日
發明者李紹偉, 關趙強 申請人:Cj合夥有限公司