CN111372492B - 用于对刷毛进行末端圆整的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本披露涉及一种用于对包括多根刷毛(4)的刷子区段(V)的刷毛进行末端圆整的方法，该方法包括：提供聚焦激光束(11)，该聚焦激光束沿着几何主传播方向(PD)传播并且具有主照射斑(12)，提供每根刷毛(4)的末端与该聚焦激光束(11)的主照射斑(12)之间的相对运动，使得每根刷毛(4)的末端沿着具有横向于该刷毛(4)的纵向延伸部(LE)的主分量的路径(P)移动经过该主照射斑(12)，其中，该聚焦激光束(11)被定向成使得该几何主传播方向(PD)具有横向于末端位于该主照射斑(12)处的相应刷毛(4)的纵向延伸部(LE)的主分量，由此，通过该聚焦激光束(11)加热该末端并且致使其部分地熔融且形成圆整的末端来提供对该末端的圆整，提供该主照射斑(12)与该刷子区段(1')之间沿着具有横向于该路径(P)的主分量的方向(L)的相对运动，由此，依次使所述多根刷毛(4)的末端经历该聚焦激光束(11)，由此提供具有末端圆整的刷毛(4)的刷子区段(1')。本披露还涉及一种设备。

Description

用于对刷毛进行末端圆整的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于对刷子区段的刷毛、优选地齿间刷子的刷子区段的刷毛进行末端圆整的方法。
本发明还涉及一种用于对包括多根刷毛的刷子区段的刷毛进行末端圆整的设备。
背景技术
优选的是，牙刷的刷毛末端没有锋利或锯齿状边缘，以减少不期望的牙龈和牙齿磨损的风险。
多年来，已经提出了多种不同的途径来提供没有锋利或锯齿状边缘的刷毛末端。
1985年公开的EP 0060592 B1披露了一种刷子，尤其是牙刷，该刷子具有由有机热塑性合成材料、比如尼龙制成的刷毛。通过热处理来对刷毛的锋利且因此能够损伤软表面的自由末端进行圆整。对刷毛末端进行激光束处理。该文献披露了刷毛末端向下延伸并且激光束源放在刷毛末端下方。使刷子和热源进行相对移动，并且在惰性气体的气氛中进行热处理。可以注意的是，这种装置依赖于激光精确地聚焦在刷毛末端上以确保不会对刷子的其他部分提供过多的热量。
1988年公开的US 4,762,373披露了一种通过激光辐射的作用来对牙刷的刷毛尖端进行圆整的方法，其中，该圆整过程在静电场中进行。据解释，这将避免各刷毛的融合、以及蘑菇状刷毛尖端的形成。可以注意的是，提供静电场增加了难度，并且在当今高度计算机化的制造设施中通常不希望具有静电场。可以注意的是，这种装置还依赖于将激光精确地聚焦在刷毛末端上以确保不会对刷子的其他部分提供过多的热量。
1991年公开的US 5,007,686披露了一种方法，在该方法中，通过使用在千瓦范围内工作并且脉冲持续时间在微秒范围内的脉冲激光束来实现对刷毛的尖端的受控熔融。可以注意的是，这种装置还依赖于将激光精确地聚焦在刷毛末端上以确保不会对刷子的其他部分提供过多的热量。
还可以注意的是，基于激光的方法都不能用于所谓的齿间刷子。
1991年公开的US 5,015,504披露了用聚硅氧烷预聚物来处理刷子、例如牙刷的刷毛末端，然后将其固化。经处理的刷毛是光滑且末端圆整的。
1997年公开的US 5,653,628披露了一种用于对旋转对称的圆形刷子上的塑料刷毛的末端进行圆整的装置具有呈旋转对称中空本体的形式、具有研磨内表面的工具，该内表面的内部轮廓的截面至少区域性地小于与其外部轮廓相对应的圆形刷子，并且在圆形刷子与工具之间，存在相对旋转运动以及可逆的相对轴向运动。
因此，已经提出了用于提供对刷子的刷毛进行末端圆整的多种不同方法。然而，如从以下讨论中将清楚的，仍有改进的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的且改进的用于对刷毛进行末端圆整的方法。本发明的另一个目的是提供一种新的且改进的、特别适合于或至少容易适配用于对齿间刷子的刷子区段的刷毛进行末端圆整的方法。
这些目的已经通过一种用于对包括多根刷毛的刷子区段的刷毛进行末端圆整的方法实现，该方法包括：
提供聚焦激光束，该聚焦激光束沿着几何主传播方向传播并且具有主照射斑，
提供每根刷毛的末端与该聚焦激光束的主照射斑之间的相对运动，使得每根刷毛的末端沿着具有横向于该刷毛的纵向延伸部的主分量的路径移动经过该主照射斑，其中，该聚焦激光束被定向成使得该几何主传播方向具有横向于末端位于该主照射斑处的相应刷毛的纵向延伸部的主分量，由此，通过该聚焦激光束加热该末端并且致使其部分地熔融且形成圆整的末端来提供对该末端的圆整，
提供该主照射斑与该刷子区段之间沿着具有横向于该路径的主分量的方向的相对运动，由此，依次使所述多根刷毛的末端经历该聚焦激光束，由此提供具有末端圆整的刷毛的刷子区段。
通过将聚焦激光束定向成使得它具有横向于在主照射斑处的相应刷毛的纵向方向的主分量，并且提供刷毛的末端与主照射斑之间的相对运动以使得刷毛末端沿着具有横向于刷毛的纵向延伸部的主分量的路径移动经过该主照射斑，与现有技术解决方案相比，更容易确保每个末端均经历期望的热量并且是在刷毛的期望高度处而没有影响刷毛的其他部分的风险。通过本发明的装置，例如可以使用差不多高功率的激光束并且使刷毛快速地移动经过主照射斑，由此使得能够加速该过程，而没有损害刷毛或刷子区段的其他部分的风险。可以注意的是，通过本发明的装置，变得有可能对多个参数彼此独立地进行调整，比如激光效应、聚焦程度、沿着路径的相对运动的速度，而不对刷毛或刷子区段的任何其他部分造成任何问题。由此，更容易调谐这些不同的参数以使刷毛末端获得期望量的热。此外，更容易调谐这些参数以实现期望的随时间变化的加热曲线。
可以注意的是，路径可以具有横向于几何主传播方向的主分量。例如，情况将是：齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要平行于纵向轴线。
可以注意的是，路径可以具有沿着几何主传播方向的主分量。例如，情况将是：齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向。
可以注意的是，根据一个实施例，主照射斑与刷子区段之间的相对运动可以是沿着以下方向：该方向具有横向于几何主传播方向且横向于该路径的主分量。例如，情况将是：齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向，并且主照射斑与刷子区段之间的相对运动主要被定向成沿着刷子区段的纵向轴线。
可以注意的是，根据另一个实施例，主照射斑与刷子区段的相对运动可以是沿着以下方向：该方向具有沿着几何主传播方向且横向于该路径的主分量。例如，情况将是，齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向，并且主照射斑与刷子区段之间的相对运动被定向成沿着该刷子区段的纵向轴线，例如通过激光和/或刷子区段的相对移动、和/或通过改变激光器的焦距来执行。
可以注意的是，这样的激光器可以被描述为具有与这样的激光器相关的焦斑。当在本申请所披露的方法中使用激光器时，将存在对刷毛施加最大能量的斑。施加最大能量的这个斑被称为主照射斑。优选的是，将激光器在系统中定位成使得所得的主照射斑与激光器的焦斑重合。
可以注意的是，刷子区段可以是单独的刷子区段，例如在末端圆整之时仅包括杆和刷毛。替代性地，刷子区段在末端圆整期间可能已经是或多或少完整的刷子的一部分。
优选的实施例在从属权利要求中和说明中呈现。
该方法可以进一步包括在将该末端进行圆整之前，通过机械切刀来对相应刷毛进行末端切割。
机械切刀是一种行之有效的技术，并且例如可能要求使齿间刷子区段抵靠刀刃、比如剃刀刀片等旋转。
该方法可以进一步包括在对末端进行圆整之前，借助于聚焦激光束来对相应刷毛进行末端切割。
考虑到该方法涉及用于进行末端圆整的激光器，因此方便的是使用同一激光器或另一激光器来对刷毛进行末端切割，因为制造机器和一般环境(例如，安全系统、电源、控制系统等)已经针对使用激光器进行设计。可以例如通过以下方式在末端圆整之前进行激光切割：将激光器沿着旋转的齿间刷子区段的纵向轴线移动，此时该激光器被配置用于对刷毛进行末端切割，而在将同一或另一激光器沿着旋转的齿间刷子区段的纵向轴线移动之后，该激光器现在被配置用于对末端进行末端圆整。
该方法可以进一步包括在将该末端加热以进行圆整时，借助于聚焦激光束来对相应刷毛进行末端切割。这可以通过多种不同的方式进行。例如，可以选择聚焦程度和最大强度，使得当将齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向时，在使刷毛经过主照射斑之前、期间和/或之后将其加热以实现末端圆整，并且在使刷毛经过主照射斑期间对其进行切割。
该方法可以进一步包括在对所述末端进行末端切割和末端圆整两者期间，将该刷子区段定位在第一固定装置中并且将该刷子区段保持在该第一固定装置中。由此，更容易确保当激光器提供进行末端圆整的热量时，末端被定位在既定位置处。可以注意的是，第一固定装置旨在表示实际与刷子区段相互作用并且将刷子区段固持的固定装置。第一固定装置可以从末端切割位置移动至末端圆整位置，但是由于第一固定装置维持其对刷子区段的抓握，因此消除了刷子区段相对于处于末端圆整位置处的固定装置的任何错放。在优选的实施例中，第一固定装置还在杆被扭绞以将刷毛固定至杆上期间与刷子区段相互作用并将其固持。
该方法可以被适配用于对齿间刷子或齿间刷子区段的、尤其具有齿间刷子区段的齿间刷子的刷毛进行末端圆整，该齿间刷子区段包括沿着纵向轴线延伸的刷子杆以及由该杆支撑并且从该杆沿主径向方向延伸的多根刷毛。由此，该方法还可以被描述为包括以下步骤：提供齿间刷子区段，该齿间刷子区段包括沿着纵向轴线延伸的刷子杆以及由该杆支撑并且从该杆沿主径向方向延伸的多根刷毛。可以注意的是，可以在将齿间刷子区段已经整装或组装到齿间刷子中之后进行末端圆整，或者可以在将齿间刷子区段已经组装或整合到与齿间刷子区段一起形成完整齿间刷子的其他部分中之前，对齿间刷子区段(比如，包括沿着纵向轴线延伸的刷子杆以及由该杆支撑并且从该杆沿主径向方向延伸的多根刷毛的齿间刷子区段)进行末端圆整。
该方法可以进一步包括提供齿间刷子区段，该齿间刷子区段包括沿着纵向轴线延伸的刷子杆以及由该杆支撑并且从该杆沿主径向方向延伸的多根刷毛，
其中，所述提供每根刷毛的末端与该聚焦激光束的主照射斑之间的相对运动的步骤包括：将该刷子区段围绕该纵向轴线旋转以使得每根刷毛的末端围绕该纵向轴线沿圆形路径扫掠，其中，该末端沿该圆形路径经过该主照射斑，
其中，所述在该主照射斑与该刷子区段之间提供相对运动的步骤包括：提供该主照射斑沿着该纵向轴线的相对运动，由此使所述多根刷毛的末端经依次经历该聚焦激光束，由此提供具有末端圆整的刷毛的刷子区段。
旋转这样的齿间刷子区段是给予每根刷毛经过主照射斑的期望路径的方便的方式。此外，现今使用的制造装置典型地包括用于旋转齿间刷子区段或齿间刷子的设备，由此使实施变得容易。
在齿间刷子区段的旋转期间使照射斑沿着纵向轴线移动是确保每根刷毛末端都被末端圆整的方便的方式。可以以多种不同的方式来实现主照射斑沿着纵向轴线的相对运动。这样，可以使激光器移动。可以通过将激光器偏斜或更优选地通过将激光器中的光学器件或反射镜偏斜来将聚焦激光束重新定向。可以使刷子或刷子区段移动。当然还可想到这些方法的组合。还可以以其他方式来实现相对运动。
该方法可以进一步包括将该聚焦激光束定向成使得该几何主传播方向相对于该圆形路径与该主照射斑的切线形成最大约45°(包含在内)的角度。因此，可以注意的是，聚焦激光束可以相对于该切线沿任何方向偏斜，只要在该切线与几何主传播方向之间形成的角度最大为约45°即可。可以注意的是，主传播方向可以沿着该路径的切线或者可以与之相反。因此，可想到的角度可以被描述为在沙漏形的双锥区内，其中锥壁与锥的中心线形成45°的角度。通过将聚焦激光束沿这个主切向方向取向，容易使照射斑沿着纵向方向移动。此外，这种取向还使得容易将激光器定向成对刷毛末端提供预加热和/或后加热。此外，这种取向还使得容易对具有不同长度的刷毛提供末端圆整、还以及可选地末端切割。具有不同长度的刷毛可以用于提供由刷毛末端形成的几何包络表面的弯曲轮廓。
该方法可以进一步包括借助于聚焦激光束，在为了对所述末端进行圆整而提供该聚焦激光束沿着该纵向轴线的相对运动之前，通过提供该聚焦激光束沿着该纵向轴线的相对运动来对相应刷毛进行末端切割，由此对所述多根刷毛进行末端切割。
聚焦激光束在几何焦斑处可以具有10-20000W/mm2的最大强度。这样，典型地，提供强度作为激光器的特征。在该方法中，主照射斑可以指代包含几何焦斑、但斑略微大于几何焦斑的斑。主照射斑可以例如涉及强度为几何焦斑处的强度的至少90％、优选地至少95％的斑。
该方法可以进一步包括将该聚焦激光束聚焦成面积为0.01至1.0mm2的主照射斑。由此可以得到清晰的主照射点。
该方法可以进一步包括将聚焦激光束聚焦成以下主照射斑：该主照射斑在横向于几何主传播方向的平面中的最大宽度小于在与该最大宽度正交方向上的宽度的三倍、优选地小于两倍。由此可以得到清晰的主照射斑。主照射斑可以典型地是圆形的，如沿着聚焦激光束看到的。
该方法可以进一步包括将该聚焦激光束聚焦至100至10000μm之间的焦深。焦深可以被定义为在沿着传播方向在几何焦斑的两侧的两个平面之间沿着几何主传播方向测得的距离，在这两个平面处单位表面积的强度为几何焦斑处的单位表面积的强度的95％。由此可以得到清晰的主照射点。
该方法可以进一步包括使相应刷毛末端经历该聚焦激光束而持续在100至100000μs之间的时间段，由此将该末端加热并致使其部分地熔融。该时间间隔被认为适合于能够以合理的强度提供足够的热量实现期望的部分熔融。
激光器可以是任何合适的类型。例如，激光器可以是Nd:YAG激光器，比如灯或二极管泵Nd:YAG激光器。例如，激光器可以是连续Nd:YAG激光器。例如，激光器可以是光纤激光器，比如镱光纤激光器。例如，激光器可以是高功率二极管激光器。例如，激光器可以是CO2激光器。
上述目的已经通过一种用于对包括多根刷毛的刷子区段的刷毛进行末端圆整的设备来实现，该设备包括：
激光器，该激光器包括激光束源与光学器件，其被配置用于提供聚焦激光束，该聚焦激光束沿着几何主传播方向传播并且具有主照射斑，
固定装置，该固定装置用于固持包括多根刷毛的刷子区段，其中，该固定装置被配置用于提供每根刷毛的末端与该聚焦激光束的主照射斑之间的相对运动，使得每根刷毛的末端沿着具有横向于该刷毛的纵向延伸部的主分量的路径在该主照射斑处移动经过该聚焦激光束，
其中，该聚焦激光束被定向成使得该几何主传播方向具有横向于末端位于该主照射斑处的相应刷毛的纵向延伸部的主分量，由此，通过该聚焦激光束加热该末端并且致使其部分地熔融且形成圆整的末端来提供对该末端的圆整，并且
其中，该设备被配置用于提供该主照射斑与该刷子区段之间沿着具有横向于该路径的主分量的方向的相对运动，由此，使所述多根刷毛的末端依次经历该聚焦激光束，由此提供具有末端圆整的刷毛的刷子区段。
通过将聚焦激光束定向成使得它具有横向于在主照射斑处的相应刷毛的纵向方向的主分量，并且提供刷毛的末端与主照射斑之间的相对运动以使得刷毛末端沿着具有横向于刷毛的纵向延伸部的主分量的路径移动经过该主照射斑，与现有技术解决方案相比，更容易确保每个末端均经历期望的热量并且是在刷毛的期望高度处而没有影响刷毛的其他部分的风险。通过本发明的装置，例如可以使用差不多高功率的激光束并且使刷毛快速地移动经过主照射斑，由此使得能够加速该过程，而没有损害刷毛或刷子区段的其他部分的风险。可以注意的是，通过本发明的装置，变得有可能对多个参数彼此独立地进行调整，比如激光效应、聚焦程度、沿着路径的相对运动的速度，而不对刷毛或刷子区段的任何其他部分造成任何问题。由此，更容易调谐这些不同的参数以使刷毛末端获得期望量的热。此外，更容易调谐这些参数以实现期望的随时间变化的加热曲线。
可以注意的是，路径可以具有横向于几何主传播方向的主分量。例如，情况将是：齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要平行于纵向轴线。
可以注意的是，路径可以具有沿着几何主传播方向的主分量。例如，情况将是：齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向。
可以注意的是，根据一个实施例，主照射斑与刷子区段之间的相对运动可以是沿着以下方向：该方向具有横向于几何主传播方向且横向于该路径的主分量。例如，情况将是：齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向，并且主照射斑与刷子区段之间的相对运动主要被定向成沿着刷子区段的纵向轴线。
可以注意的是，根据另一个实施例，主照射斑与刷子区段的相对运动可以是沿着以下方向：该方向具有沿着几何主传播方向且横向于该路径的主分量。例如，情况将是，齿间刷子区段围绕该刷子区段的纵向轴线旋转，并且聚焦激光束被定向成使得几何主传播主要沿着切线方向，并且主照射斑与刷子区段之间的相对运动被定向成沿着该刷子区段的纵向轴线，例如通过激光和/或刷子区段的相对移动、和/或通过改变激光器的焦距来执行。
该固定装置可以被配置用于使该刷子区段围绕纵向轴线旋转，以使得每根刷毛的末端围绕该纵向轴线沿圆形路径扫掠。
该激光器可以相对于该固定装置被定向成使得该聚焦激光束被引向该固定装置中的刷子区段的刷毛，使得相应刷毛的沿该圆形路径扫掠的末端经过该主照射斑。
该设备可以被配置用于提供该固定装置与该主照射斑之间沿着该纵向轴线的相对运动，使得该激光束被依次引向所述多根刷毛的相应末端。
该方法的不同实施例的特征与设备的不同实施例同等地适用。
该方法和/或设备可以进一步包括聚焦激光束相对于该切线成角度地定向，使得在刷毛到达主照射斑之前对刷毛施加的来自激光束的能量的量大于在刷毛已经经过主照射斑之后对刷毛施加的能量的量。这可以被称为对刷毛末端进行预加热。
该方法和/或设备可以进一步包括聚焦激光束相对于该切线成角度地定向，使得在刷毛到达主照射斑之前对刷毛施加的来自激光束的能量的量小于在刷毛已经经过主照射斑之后对刷毛施加的能量的量。这可以被称为对刷毛末端进行后加热。
附图说明
将参照示意性附图以举例方式更详细地描述本发明，示出了当前优选的实施例。
图1a是齿间刷子的平面视图。
图1b是根据另一个实施例的齿间刷子的平面视图，其中，刷毛末端具有不同的长度，使得圆形的几何包络表面沿着纵向方向具有弯曲轮廓。
图1c是刷子区段的平面视图。
图2是激光器照射刷毛末端的侧视图。
图3是图2的放大图。
图4是图2中的装置的第二侧视图。
图5是包括图2至图4的装置的设备的平面视图。
图6是提供后加热的装置。
图7是提供预加热的装置。
图8是用于对刷子区段的刷毛进行末端圆整的方法的图。
图9是末端圆整的刷毛的示意图。
具体实施方式
用于对刷毛进行末端圆整的方法和设备尤其被配置用于对齿间刷子的刷子区段的刷毛进行末端圆整。
在图1a和图1b中，示出了根据第一和第二实施例的典型的齿间刷子1。齿间刷子1包括手柄2，刷子杆3从手柄沿着纵向轴线L延伸。刷子杆3可以由扭绞的金属丝形成，该金属丝优选地涂覆有保护性聚合物涂层。刷子杆3支撑多根刷毛4。相应刷毛4从杆沿主径向方向R延伸。也可以说，长形刷毛4以其纵向延伸部LE沿径向方向R延伸。杆3延伸到手柄2的内部中并且附接至手柄2上。这通过从杆3的可见部分延伸到手柄2中的虚线指示。这种附接例如可以通过杆3被夹紧在手柄2的两个半件之间、或者通过将手柄2与插入到限定手柄2的模制空腔中的杆3一起模制来实现。具有刷毛4的杆3可以被称为刷子区段1’，如图1c所示。杆3可以沿着其整个长度、仅沿着其支撑刷毛4的这段距离扭绞，或者如图1c所示，该杆的扭绞距离可以略微长于支撑刷毛4的这部分，于是，杆3的最后最内部分不是扭绞的，而杆3的两股彼此平行地延伸。
刷毛4的末端是末端圆整的。这是根据优选实施例通过一种方法来实现的，简而言之，参见图8，该方法可以被描述为包括：
110提供刷子区段、比如齿间刷子区段，
120将刷子区段1’固定在比如第一固定装置21中，
130旋转刷子区段，
140对刷毛进行末端切割，
150对刷毛末端进行末端圆整，以及
160将激光器10的主照射斑沿着纵向轴线L移动。
可以注意的是，优选的是，对基本上由杆3和刷毛4形成的刷子区段1’执行末端圆整。然而，该方法同样适用于成品刷子1或在由杆3和刷毛4形成的刷子区段1’与成品刷子1之间的任何中间状态。
使用聚焦激光束11进行末端圆整，该聚焦激光束沿着几何主传播方向PD传播并且具有如图2所示和图3的放大图所示的主照射斑12。
通过将刷子区段1’围绕纵向轴线L旋转130，提供了每根刷毛4的末端与聚焦激光束11的主照射斑12之间的相对运动。旋转130致使每根刷毛4的末端围绕纵向轴线L沿圆形路径P扫掠，所述末端沿该圆形路径P经过主照射斑12。可以注意的是，这将使得每根刷毛4的末端沿着具有横向于刷毛4的纵向延伸部LE的主分量的路径P移动经过主照射斑12。
如图2和图3所示，聚焦激光束11被定向成使得几何主传播方向PD具有横向于末端位于主照射斑12处的相应刷毛4的纵向延伸部LE的主分量。在图2和图3所示的实施例中，几何主传播方向PD与末端位于主照射斑12处的相应刷毛4的纵向延伸部LE正交。在图6和图7中，将聚焦激光束11定向成使得其几何主传播方向PD与末端位于主照射斑12处的相应刷毛4的纵向延伸部LE成不同角度，不正交但仍具有横向于其的主分量。通过聚焦激光束11加热该末端并且致使其部分地熔融且形成圆整的末端来提供对末端的圆整150。
如图4所示，聚焦激光束11被配置用于使主照射斑12沿着刷子区段1’的纵向轴线L移动160，由此在主照射斑12与刷子区段1’之间提供相对运动，并且由此使所述多根刷毛4的末端依次经历聚焦激光束4。可以注意的是，聚焦激光束11被定向成使得它不撞击刷子区段的上部分、而是用主照射斑12射过刷子区段，该主照射斑位于刷子区段1’前方的平面中或者位于刷子区段1’后方的平面中，例如，如图2所示。一旦已经完成序列160，则提供了具有末端圆整的刷毛4的刷子区段1’。可以注意的是，主照射斑12与刷子区段1’之间的相对运动160是沿着具有横向于路径P的主分量的方向进行的。在所示的实施例中，相对运动160与路径P正交。
根据一个实施例，该方法进一步包括在对相应刷毛4的末端进行圆整150之前，通过机械切刀40来对相应刷毛4进行末端切割140。例如，可以通过将刷子区段1’围绕纵向方向L旋转使得刷毛4扫过刀刃40、比如剃刀刀片40来执行这种切割。这在图5中示出。刀刃例如可以在其切割刷毛的活动位置(以实线所示)与非活动位置(以虚线示出)之间可移动。在刷毛4已经被切刀40切割之后，激活激光器10，并且对刷毛4进行末端圆整150。
根据一个实施例，该方法包括在对末端进行圆整150之前，借助于聚焦激光束11来对相应刷毛4进行末端切割140。这可以例如通过单独的激光器来执行。然而，如果使用激光器来执行末端切割，则当前优选的是，该方法包括使用相同的激光器10来进行末端切割140和末端圆整150，其中，对于末端切割操作140也提供聚焦激光束11沿着纵向轴线L的相对运动，使得在为了对所述多根刷毛4的末端进行圆整而提供聚焦激光束11沿着纵向轴线L的相对运动之前，对这些刷毛4进行切割。这可以例如通过为了末端切割操作140而沿着所有刷毛4完全扫掠、然后为了末端圆整操作150而沿着所有刷毛4完全扫掠来实现。替代性地，末端切割140和末端圆整150可以被细分为多个部分，使得初始地，在对第二部分的刷毛4进行切割140和末端圆整150之后，对包括沿着纵向轴线的一部分的刷毛4的第一部分进行切割140、然后进行末端圆整150。这样的逐步过程可以例如在相对运动作为聚焦激光束11的重新定向与平移运动的组合被提供时是有用的。
根据一个实施例，该方法进一步包括在对该末端加热以进行圆整150时，借助于聚焦激光束11来对相应刷毛4进行末端切割140。这可以例如通过使用激光器10来对相应刷毛4的末端进行末端切割140和末端圆整150两者来实现。图8中用虚线括号指示了同时进行的末端切割140和末端圆整150。
如图5所示，该方法可以进一包括：将刷子区段1’定位在包括第一部分21a和第二部分21b的第一固定装置21中；以及在对相应刷毛4的末端进行末端切割140和末端圆整150两者期间，将刷子区段1’保持在第一固定装置21a、21b中。这个固定装置21及其部分21a、21b也用于执行杆3的扭绞。固定装置部分21a抓住杆3的两股，而固定装置部分21b抓住折叠的末端。固定装置部分21a和21b的相对旋转致使杆3的在固定装置部分21a、21b之间的这部分被扭绞。
然而，可以注意的是，根据替代方案，刷子区段1’在末端切割期间可以被第一固定装置21抓住、并且接着转移至另一个固定装置21，该固定装置在末端圆整150期间将刷子区段1’固持在位。
在图2和图3中，聚焦激光束11的主传播方向PD被定向成平行于圆形路径P与主照射斑12的切线P’方向、但与之相反。在图4中，示出了主传播方向PD的角度如何从在路径P的切线P’的第一侧的略微小于45°的第一角度α1改变成第二侧的略微小于45°的第二角度α2，其中这些角度是在路径P与主照射斑12的切线P’同主传播方向PD之间测得。可以注意的是，在图4中，使用角度α来提供聚焦激光束11的扫掠。还可想到，以固定角度α提供激光束11，并且刷子区段1’和/或激光源10沿着纵向轴线L移动。还可想到使用如图2所示的聚焦激光束11的扫掠与相对平移运动的组合。角度α是在由纵向轴线L和圆形路径P与主照射斑12的切线P’限定的平面中测量。
在图6和图7中，示出了聚焦激光束11的主传播方向PD如何被定向成使得它在由圆形路径P限定的平面中相对于圆形路径P与主照射斑12的切线P’形成角度β。在图6和图7中，由圆形路径P限定的平面平行于纸平面。角度β1和β2两者均小于45°、并且优选地小于30°。
可以注意的是，聚焦激光束11可以如上文讨论的以角度α和角度β两者倾斜。在末端圆整期间，一个或这两个角度可以是固定的，和/或一个或这两个角度可以主动改变。
可以注意的是，还可想到，聚焦激光束11可以被定向成使得主传播方向PD和圆形路径P与主照射斑12的切线P’沿同一方向定向。
因此，优选的是，聚焦激光束11相对于圆形路径P与主照射斑12的切线P’被定向成基本上在沙漏形的双锥区内，该双锥区的侧表面相对于由圆形路径P与主照射斑12的切线P’形成的中心线形成最大45°的角度。
聚焦激光束11在几何焦斑处具有10至20000W/mm2的最大强度。
聚焦激光束11具有面积为0.01至1mm2的焦斑。
聚焦激光束11优选地具有圆形焦斑或以下焦斑：其最大宽度至少小于与该最大宽度正交的方向上的宽度的2倍。
聚焦激光束11具有300至11000nm的波长。
聚焦激光束11具有100至10000μm之间的焦深。焦深被定义为在沿着传播方向在几何焦斑两侧的两个斑12’与12”之间沿着传播方向测得的距离，在斑12’、12”处，单位表面积的强度为几何焦斑处的单位表面积的强度的95％。在图3中，示出了具有替代性几何形状的焦斑12”’。焦斑12”’的最大宽度w1略微小于最小宽度w2的两倍。
当进行末端圆整时，使相应刷毛末端经历聚焦激光束而持续100至100000μs之间、优选地100与10000μs之间的时间段，由此将该末端加热并致使其部分地熔融。这可以例如通过以下方式来实现：使刷毛区段1’围绕纵向轴线以约100至约10000转每分钟的旋转速度旋转，并且其中，主照射斑12距旋转轴线L的距离R在约0.5mm至10mm之间，由此给予刷毛4末端沿着路径P的切线P’在约0.01至10m/s之间的切向速度。
可以注意的是，当将聚焦激光束11相对于切线P’且相对于如图6所示的旋转方向定向时，在刷毛4到达主照射斑12之前对刷毛4施加来自激光束11的能量的量小于在刷毛4已经经过主照射斑12之后对刷毛4施加的能量的量。这可以被称为对刷毛末端进行后加热。
可以注意的是，当将聚焦激光束11相对于切线P’且相对于如图7所示的旋转方向定向时，在刷毛4到达主照射斑12之前对刷毛4施加的来自激光束11的能量的量大于在刷毛4已经经过主照射斑12之后对刷毛4施加的能量的量。这可以被称为对刷毛末端进行预加热。
在图9，示意性示出了刷毛4，其末端根据上文披露的方法和设备被末端圆整。
如图9所示，末端圆整基本上获得了在刷毛4的末端处形成的水滴状形状。圆整的末端的水滴状形状沿着刷毛的径向方向具有最大延伸量D，该最大延伸量在刷毛4的未被影响部分的最大延伸量d的1.1倍与2倍之间、优选地在1.1倍与1.5倍之间延伸。刷毛4的未被影响部分的截面典型地为圆形，并且最大延伸量基本上为直径d。水滴状形状的截面典型地为圆形，并且最大延伸量基本上为直径D。
圆整的末端的水滴状形状沿着刷毛4的纵向延伸部LE具有延伸量H，该延伸量为刷毛4的未受影响部分的最大延伸量d的1.1倍与2倍之间、优选地在1.1倍与1.5倍之间。
刷毛4优选地由聚酰胺或聚酯制成。相应的刷毛4的直径优选地在约0.03与0.2mm之间。
设想到了，在此描述的实施例存在许多修改，其仍位于所附权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种用于对包括多根刷毛(4)的刷子区段(1’)的刷毛进行末端圆整的方法，该方法包括：
提供聚焦激光束(11)，该聚焦激光束沿着几何主传播方向(PD)传播并且具有主照射斑(12)，
提供每根刷毛(4)的末端与该聚焦激光束(11)的主照射斑(12)之间的相对运动，使得每根刷毛(4)的末端沿着具有横向于该刷毛(4)的纵向延伸部(LE)的主分量的路径(P)移动经过该主照射斑(12)，其中，该聚焦激光束(11)被定向成使得该几何主传播方向(PD)具有横向于末端位于该主照射斑(12)处的相应刷毛(4)的纵向延伸部(LE)的主分量，由此，通过该聚焦激光束(11)加热该末端并且致使其部分地熔融且形成圆整的末端来提供对该末端的圆整，
提供该主照射斑(12)与该刷子区段(1’)之间沿着具有横向于该路径(P)的主分量的方向(L)的相对运动，由此，依次使所述多根刷毛(4)的末端经历该聚焦激光束(11)，由此提供具有末端圆整的刷毛(4)的刷子区段(1’)。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在对该末端进行圆整之前，通过机械切刀(40)来对相应刷毛(4)进行末端切割。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在对该末端进行圆整之前，借助于聚焦激光束(11)来对相应刷毛(4)进行末端切割。
4.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在对该末端加热以进行圆整时，借助于聚焦激光束(11)来对相应刷毛(4)进行末端切割。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在对所述末端进行末端切割和末端圆整两者期间，将该刷子区段(1’)定位在第一固定装置(21)中并且将该刷子区段(1’)保持在该第一固定装置(21)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该刷子区段是齿间刷子区段(1’)，该方法进一步包括
提供该齿间刷子区段(1’)，该齿间刷子区段包括沿着纵向轴线(L)延伸的刷子杆(3)以及由该杆(3)支撑并且从该杆(3)沿主径向方向(R)延伸的多根刷毛(4)，
其中，所述提供每根刷毛(4)的末端与该聚焦激光束(11)的主照射斑(12)之间的相对运动的步骤包括：将该齿间刷子区段(1’)围绕该纵向轴线(L)旋转以使得每根刷毛(4)的末端围绕该纵向轴线(L)扫掠，其中，每根刷毛(4)的末端移动经过该主照射斑(12)所沿的路径(P)为圆形路径(P)，其中，该末端沿该圆形路径(P)经过该主照射斑(12)，
其中，所述提供该主照射斑(12)与该刷子区段(1’)之间的相对运动的步骤包括：提供该主照射斑(12)沿着该纵向轴线(L)的相对运动，由此使所述多根刷毛(4)的末端依次经历该聚焦激光束(11)，由此提供具有末端圆整的刷毛(4)的刷子区段(1’)。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法进一步包括将该聚焦激光束(11)定向成使得该几何主传播方向(PD)相对于该圆形路径(P)与该主照射斑(12)的切线(Ρ’)形成最大45°的角度(α，β)。
8.根据权利要求6所述的方法，该方法进一步包括借助于聚焦激光束(11)，在为了对所述末端进行圆整而提供该聚焦激光束(11)沿着该纵向轴线(L)的相对运动之前，通过提供该聚焦激光束(11)沿着该纵向轴线(L)的相对运动来对相应刷毛(4)进行末端切割，由此对所述多根刷毛(4)进行末端切割。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，该聚焦激光束(11)在几何焦斑处具有10-20000W/mm2的最大强度。
10.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括将该聚焦激光束(11)聚焦成面积为0.01至1.0mm2的几何焦斑。
11.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括将该聚焦激光束聚焦成以下几何焦斑：其最大宽度(w1)小于与该最大宽度(w1)正交的方向上的宽度(w2)的两倍。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将该聚焦激光束(11)聚焦至100至10000μm之间的焦深(fd)。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使相应刷毛末端经历该聚焦激光束(11)而持续在100至100000μs之间的时间段，由此将该末端加热并致使其部分地熔融。
14.一种用于对包括多根刷毛的刷子区段的刷毛进行末端圆整的设备，该设备包括：
激光器(10)，该激光器包括激光束源与光学器件，其被配置用于提供聚焦激光束(11)，该聚焦激光束沿着几何主传播方向(PD)传播并且具有主照射斑(12)，
固定装置(21)，该固定装置用于固持包括多根刷毛(4)的刷子区段(1’)，其中，该固定装置(21)被配置用于提供每根刷毛(4)的末端与该聚焦激光束(11)的主照射斑(12)之间的相对运动，使得每根刷毛(4)的末端沿着具有横向于该刷毛(4)的纵向延伸部(LE)的主分量的路径(P)在该主照射斑(12)处移动经过该聚焦激光束(11)，
其中，该聚焦激光束(11)被定向成使得该几何主传播方向(PD)具有横向于末端位于该主照射斑(12)处的相应刷毛(4)的纵向延伸部(LE)的主分量，由此，通过该聚焦激光束(11)加热该末端并且致使其部分地熔融且形成圆整的末端来提供对该末端的圆整，
其中，该设备被配置用于提供该主照射斑(12)与该刷子区段(1’)之间沿着具有横向于该路径(P)的主分量的方向(L)的相对运动，由此，使所述多根刷毛(4)的末端依次经历该聚焦激光束(11)，由此提供具有末端圆整的刷毛(4)的刷子区段(1’)。
15.根据权利要求14所述的设备，
其中，该固定装置(21)被配置用于将该刷子区段(1’)围绕纵向轴线(L)旋转，使得每根刷毛(4)的末端围绕该纵向轴线(L)沿圆形路径(P)扫掠，
其中，该激光器(10)相对于该固定装置(21)被定向成使得该聚焦激光束(11)被引向该固定装置(21)中的刷子区段(1’)的刷毛(4)，使得相应刷毛(4)的沿该圆形路径(P)扫掠的末端经过该主照射斑(12)，并且
其中，该设备被配置用于提供该固定装置(21)与该主照射斑(12)之间沿着该纵向轴线(L)的相对运动，使得该聚焦激光束(11)被依次引向所述多根刷毛(4)的相应末端。
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