CN1266359A - 松弛丝端部倒圆的方法 - Google Patents

Abstract

为植入模制牙刷,使用预切和预倒圆的热塑材料丝。松弛的丝以丝簇或丝束的形式呈现在倒圆工具面前,丝的自由端暴露在工具的工作表面。丝自由端和工作表面间的相对运动,使丝的材料被预定强度的摩擦所加热。当丝暴露在工具工作表面前时允许横向偏斜,而丝被夹持成沿丝簇或丝束的轴向,丝的自由端共同限定一表面,该表面不同于垂直于该轴线的平面,因此实现了在丝簇或丝束的整个横截面上,当与倒圆工具接触时,在横向变形方面,丝的抗偏斜的能力本质上一致。

Description

松弛丝端部倒圆的方法

本发明涉及热塑材料松弛丝端部倒圆的方法，特别是，该热塑材料丝用于制造刷和牙刷。

用于牙齿或美发的刷，必须具有自由端倒圆的硬毛，以避免伤害或损伤使用者。硬毛端部的倒圆，是在硬毛设置在刷体上后，用磨削或辐射热的方法完成的。根据更新的技术，硬毛是用植入模制(implant-molded)在刷体上的。这一技术允许使用预切割和预倒圆丝，取消在硬毛设置于刷体上后再终加工的步骤。硬毛设置在刷体上之前端部倒圆比硬毛设置在刷体上后端部倒圆更为方便。

在使用磨削方法端部倒圆时，必须使丝的自由端完全对准垂直于丝簇或丝束长度方向的平面，该平面用端部倒圆工具的工作平面表示。这一要求已被在专利文献中确认和坚持，例如，EP 0 346 646B1。只要这一要求未能满足，丝的端部不能作到在每一侧均是一致倒圆和光滑。此外，在每一步骤中能处理的丝的数量受到限制，因为丝端必须是自由的以能横向偏斜，从而使丝的端面能呈现在倒圆工具面前，并能从各方向以各侧边与倒圆工具的工作面接触。

近来，已提出一种新的倒圆技术，其中，可获得一种完善而一致的倒圆质量，这是借助于在端部倒圆工具工作表面与丝自由端部间产生摩擦实现的，而不是用磨削。正如在德国实用新型No.296 14 118所公开的，这一技术所达到的倒圆效果还不完全了解，但在丝端部与工具工作表面间的的相对速度是基本擦参数。相对速度必须产生一定量的摩擦，以足以使构成丝的热塑材料加热至接近其熔点，但又不过热至破坏丝的端部。此技术已被成功地应用于处理已设置在牙刷体上的硬毛簇，于是硬毛簇(或丝)以较小的丝簇暴露在端部倒圆工具的工作表面。过去认为不可能处理大量成束的硬毛或丝，因为所希望的摩擦和热集中在丝自由端所处的平面的中心部。这种摩擦集中，从而形成热集中在丝束端平面的中心部，是由于中心部的丝具有增大的横向支承，可在其与倒圆工具接触时抵抗偏斜。处于中心部的丝刚度较大，是因为它被其周围的丝所支持。因此，不可能获得在丝束横截面内均匀的热分布。然而，如上所述，新的倒圆技术要求在严格的极限内一致的加热状态。

本发明提供一种用于刷制造的松弛热塑材料丝的端部倒圆方法，其中，可使用依靠摩擦而不是磨削的新的倒圆技术，一次可加工较大数量的丝。根据本发明，丝是以较大直径的丝簇或丝束呈现在端部倒圆工具前，丝的自由端暴露在端部倒圆工具前，以在丝端部和工作表面间作相对运动，使丝的材料被预定强度的摩擦加热。当丝暴露在工具的工作平面前时，允许横向偏斜，并沿丝簇或丝束的纵向夹持，使丝簇的自由端共同限定一表面，该表面不是垂直于丝纵向轴线的平面。由于丝使其端部处于不是垂直于丝簇和丝束纵向轴线平面的表面，单根丝的的抗弯曲能力，可调节成使在丝簇或丝束的整个横截面上摩擦热一致。具体说，在推荐实施例中，丝的悬伸长度，靠近中心处的比靠近外周边的较长。从几何学的观点，丝的自由端设置在一凸形表面内。此凸形表面可为圆锥、截顶圆锥或半圆球。

本发明的其它特征和细节，从对几个实施例结合附图所作的下列说明变得一目了然。在附图中：

图1、2和3中示出了丝束呈现在端部倒圆工具前的三种可能形式；

图4为图1布局的局部放大图；

图5为图3布局的局部放大图；

图6、7和8为原理图，图解示出了新端部倒圆方法的三个实施例。

图1示出圆柱丝束的通常布局，丝束的自由端限定一垂直于丝束轴线的平面。用这种布局，丝的端部倒圆可使用传统的磨削方法。

在图3的布局中，丝束中丝的自由端限定一圆锥表面。

现参看图4和5，从图4可见，在丝束12中靠近中心部的丝10被大量环绕在其周围更靠近外周边的丝14横向支承。因此，更靠近外周边的丝，在端部倒倒圆工具经过丝的自由端时，其抗弯曲变形的能力较低。应当理解，如图1、2和3所示，丝束是在从距丝自由端预定距离处径向夹紧，于是，每一丝在与端部倒圆工具工作表面接触时会横向变形。在图5所示的圆锥布局中，丝束中心部的丝比更靠近外周边的丝具有更长的悬伸长度。记住，根据材料力学理论，横向变形由悬臂梁公式计算：

   f＝F·l³

   3·E·I

式中：

f＝丝尖的侧向位移

F＝作用在丝束端部的外力

l＝丝束的长度

E，I＝所给丝材料弹性常数和梁截面常数

可容易地看出，在中心部的丝由于四周较多丝的支承而形成的较大的抗偏斜能力，可由在中心部丝的更大悬伸长度所抵销。在推荐实施例中，丝束中每一丝的端所具有的悬伸长度，根据在端部倒圆工具与其接触时，保证在横向变形方面，丝束横截面上抗倾斜能力本质上一致来确定。

尽管上述要求用图3所示圆锥形布局能最好地满足，也可使用图2所示布局，其中，丝的自由端限定一与垂直于丝束轴线平面成一角度的平面。

在图6所示方法中，单个丝簇或丝束20从装经过预切、包捆好的平行丝的供料器22取出。丝簇或丝束20被径向夹住并这样轴向夹持在夹紧装置24中。夹紧装置24连同所夹持的丝簇或丝束20随后在预定互补柱塞26、28间运动，而夹紧装置松弛。如图所示，柱塞具有互补的凹凸轮廓表面。当柱塞26、28与丝簇或丝束20的轴向端部接触，而夹紧装置24是松弛时，丝彼此间会产生相对位移，结果形成类似于图3所示的形状。夹紧装置随后再次夹紧并运动至一端部倒圆工具。端部倒圆工具30具有一旋转的圆柱轮，该轮限定了一具有摩擦特性而不是磨削的工作表面。端部倒圆工具的特性和材料的细节在德国实用新型No.296 14 118中可以找到。应当指出，圆柱轮的旋转速度本质上超过以磨削结构的类似端部倒圆工具的转速。此外，端部倒圆工具的一个重要方面在于圆柱轮32具有一蒙皮，用蒙皮的材料进行摩擦，并摩擦加热所接触的热塑材料丝的自由端。最后，重要的是使圆柱轮32的覆盖层与圆柱轮32的轮体热隔绝，从而使圆柱轮32的轮体不致成为散热装置。端部倒圆工具的形状并不是关键，例如，旋转圆盘即可使用。

虽然图中所示是单个端部倒圆工具，推荐的方法使用数个加工步骤。在每一加工步骤，丝簇或丝束的丝自由端暴露在旋转的端部倒圆工具前。

在最后加工步骤完成后，夹紧装置24运动至卸除站，在此，夹紧装置24释放。丝的轴向两端现在与一对柱塞34、36接触，该柱塞具有相面对、彼此对齐的平面。经加工而端部被倒圆后的丝现在对准一平面，丝被卸入箱38，该箱盛放经过精加工的丝，准备用于植入模制法，在该处这些丝在刷体注塑时被设置在刷体上。

图7中的实施例不同于图6的只是柱塞34a。36a具有倾斜面，用以对准箱38中的精加工过的丝。

在图8所示实施例中，一连续的平行丝束40，被夹紧装置41在从自由端起距离为D1处从径向夹紧。第二夹紧装置43设置在距自由端为D2处，但是处于松弛状态。一具有凹入圆锥轮廓的成形元件44现在与丝的自由端在图8中的42处接触。这些丝轴向运动以使丝自由端对准所希望的锥形表面，丝束的外层丝向外凸出，如图8中的45处所示。夹紧装置43现在夹紧，丝的自由端暴露在端部倒圆工具30前，正如在图6和7的所示方法那样。在全部加工步骤已经完成后，夹紧装置43释放，所需长度的经过倒圆的丝从丝束40被切下，随后送往盛丝的箱38。

Claims (11)

1.一种热塑材料松弛丝端部倒圆的方法，该方法用于刷制造，丝以丝簇或丝束的形式呈现在端部倒圆工具前，丝的自由端暴露在工具的工作表面前，丝端部与工作表面间的相对运动将丝的材料，借助预定强度的摩擦加热，其中当丝暴露在工具工作表面前时，允许丝横向倾斜，而丝被夹持成沿丝簇或丝束的轴向，丝的自由端限定一表面，该表面不同于垂直于丝束轴线的平面。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面的形状不同于一平面。

3.如权利要求1所述的方法，其中，丝具有悬伸长度，其中，所述表面上更靠近丝簇或丝束中心部的丝的长度，大于所述表面上更靠近外周边处的丝的长度。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面具有凸形。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面具有圆锥形。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面为一与垂直于所述轴线的平面相倾斜的平面。

7.如权利要求1所述的方法，其中，在丝簇或丝束的每一丝的端部具有一悬伸长度，该长度根据保证所述丝簇或丝束整个横截面内，在与所述工作表面接触时，就横向变形而言。具有本质上一致的抗倾斜变形的能力。

8.如权利要求1至7任一所述的方法，其中，所述工具的工作表面为圆柱形。

9.如权利要求1至8任一所述的方法，其中，所述丝簇或丝束从一经过包捆的预切丝的供料器中取出，所述丝簇或丝束的至少一轴向端面被一成形元件接触，该成形元件具有与所述表面形状对应的表面，以使丝轴向彼此相对运动，直至所述丝的自由端限定了所述表面，丝簇或丝束被径向夹紧，丝的自由端暴露在所述工具的所述工作表面前，所述丝簇或丝束被释放，所述丝彼此轴向移动以使轴向端部对准在垂直于其长度方向的平面，所述丝被放入盛经过倒圆丝的容器中。

10.如权利要求1至8任一所述的方法，其中，一连续平行丝束，当丝束对齐一平面时，在距丝自由端部的第一距离处沿径向夹紧，所述自由端部，与具有与所述表面形状对应的成形面的成形元件接触，以使丝沿轴向彼此相对运动，直至所述丝的自由端限定了所述表面，所述丝簇或丝束在从丝的自由端的第二距离处沿径向夹紧，第二距离小于第一距离，将所述丝的自由端暴露在所述工具的所述工作表面，所述丝簇或丝束在距丝自由端的所述第二距离处释放，以允许所述丝彼此相对轴向移动，使其轴向端对准在垂直于其长度的平面，包括所述自由端的一定长度的丝从所述丝束切下，切下的丝放在盛放经过倒圆的丝的容器内。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中，将所述丝的自由端部暴露在所述工作表面的步骤，用不同的加工工具重复数次。

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