DK161935B - Fremgangsmaade til afrunding af boersters boersteender - Google Patents

Description

i

DK 161935 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til afrunding af i et børstelegeme anbragte børsters af termoplastisk formstof bestående børsteender ved samtidig bearbejdning af et antal børsteender med laserstråler.

5

Ved fremstilling af børster anbringes først børstebundter i huller i børstelegemet og forankres deri. Derefter skal børsterne gives en bestemt længde. Dette sker sædvanligvis ved affræsning af børsteenderne, hvorunder børsteenderne også kan anbringes med aftrapninger, 10 således at børsterne har forskellig længde. Efter fræsningen er børsteenderne imidlertid skarpkantede, og det er derfor kendt at bryde de skarpe kanter, d.v.s. at afrunde børsteenderne ved slibning. Derved dannes der imidlertid en ru overflade i det bearbejdede område af børsteenderne, der desuden kan have slibefaner. Dertil 15 kommer at der ved bestemte børsteformer, f.eks. V-tandbørster, ikke kan opnås en tilfredsstillende reproducerbarhed af hovedformen efter slibningen af de forskelligt lange børste henholdsvis ved skrå børstestin ing.

20 Fra EP-A 60 952 er det kendt at afrunde børsteender af termopla-stiske formstofbørster med laserstråler. Herunder bliver børsteenderne smeltet på en sådan måde, at de antager form som vanddråber.

For at tæt ved siden af hinanden stående børster ikke skal smelte sammen, udsættes de under deres behandling med laserstrålerne for en 25 sugevirkning, der skal bevirke en strækning af dråberne. Endvidere er det fra DE-patentskriftet nr. 3 533 533 kendt at foretage afrundingen af børsteenderne i et elektrostatisk felt, hvis kræfter ligeledes skal medføre en strækning af de smeltede børsteender for at forhindre sammenklæbning af disse.

30

De kendte fremgangsmåder er ikke tilfredsstillende, fordi de er forholdsvis komplicerede og ikke gør det muligt at styre afrundingen af børsteenderne tilstrækkeligt nøjagtigt.

35 Fra DE-patentskriftet nr. 34 33 763 er det kendt, for at give børsteender en svampeformet fortykket form, at skille en børstes børster enkeltvis fra hinanden ved hjælp af en afstryger og rette en laserstråle nøjagtigt mod hver enkelt børsteende. En sådan styret opsmeltning af enkeltvise børsteender er imidlertid apparatmæssigt

DK 161935 B

2 meget kompliceret og formår ikke uden videre at forhindre en sammensmeltning af børster, der befinder sig tæt ved siden af hinanden.

De svampeformet fortykkede børsteender kan medføre, at disse hager sig fast mellem brugerens tænder og derved beskadiger disse, eller 5 at børsterne rives ud af børstelegemet. Fra CH-patentskriftet nr. 6 40 448 er det kendt at afgrate emner af ikke metallisk materiale, såsom glas, ved hjælp af en stærkt fokuseret impulsformet laserstråle med en i mikrosekundområdet liggende impulsvarighed og en i wattområdet liggende effekt. Der arbejdes her med høj effekttæthed.

10 Længere kanter afgrates med laserstrålen ved styret forskydning af denne svarende til formen af genstanden, der skal afgrates.

Formålet med opfindelsen er at forbedre en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art på en sådan måde, at der med enkle midler 15 opnås en styret opsmeltning af de af termoplastisk formstof bestående børsteender, uden at denne påvirkes af nedbrydningsprocesser i formstoffet.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at der ved afrundingen af 20 børsteenderne anvendes impulsformet laserstråling med en effekt, der ligger i kilowatt- til megawatt-området, og en impulsvarighed, der ligger i mikrosekundområdet.

Ved opfindelsen er det af betydning, at den til afrunding af bør-25 steenderne ved smeltning nødvendige energi kan styres tilstrækkeligt nøjagtigt. Hertil er især pulserende laserstråling velegnet, og det er her desuden af betydning, at impulsvarigheden kan holdes forholdsvis kort. En kort impulsvarighed er af betydning for at kunne undgå den nedbrydning af formstoffet, der optræder i stigende grad, 30 jo længere varigheden af påvirkningen er. Navnlig en ved en sådan nedbrydning forekommende bortstrømning af dampformede formstofandele medfører en uønsket mekanisk deformation af børsteendens opsmelt-ningsområde. En sådan undgås ved, at den til smeltningen nødvendige energi udstråles med forholdsvis høj effekt men med kort impulsva-35 righed mod børsteenderne. Dermed er en styret formgivning af børsteenderne mulig, uden at denne påvirkes af nedbrydningsprocesser i formstoffet. Lasereffekten skal være tilstrækkelig stor til, at der trods , den korte bearbejdningstid kan afrundes flere børsteender samtidigt. Hertil ligger lasereffekten f.eks. i området på 10

DK 161935 B

3 kilowatt. Afhængigt af den nødvendige energi til opsmeltningen af det anvendte termoplastiske formstof og/eller børsternes anbringelse og/eller af størrelsen af den børsteflade, der skal bestråles, er det muligt, at lasereffekten skal ligge i megawatt-området, altså 5 f.eks. i området på 10 megawatt.

Da børsterne kan befinde sig så tæt ved siden af hinanden, at børsteenderne praktisk taget ligger an mod hinanden, er børsteenderne, der skal afrundes, tilspidsede, således at det er muligt 10 f.eks. på enkel måde ved dimensionering af antallet af impulser og gentagelsesfrekvensen af impulserne kun at opsmelte børsteenden i området ved dennes spids. Dermed bliver energi indledningen størst ved den yderste spids og mindre i det tilstødende område. Den udvendige form af det opsmeltede område bestemmes i det væsentlige 15 af smeltens overfladespænding. Denne overfladespænding er forholdsvis stor, og opsmeltnings- henholdsvis afrundingsprocessen kan styres på en sådan måde, at smeltede områder, der eventuelt berører hinanden, ikke flyder ind i hinanden og dermed smelter fast sammen. Børsteenderne vil således kun hæfte så let ved hinanden, at de ved 20 en bøjning af børsterne skilles fra hinanden. Den udvendige diameter af børsterne kan herunder overskrides en smule.

Der anvendes børster med kegleformet tilspidsede børsteender, der på grund af deres kegleform særligt pålideligt sikrer en opsmeltning 25 ved den yderste børstespids. Herved opnås, at opsmeltningsområdet er kegleformet, og at dets største bredde ikke eller kun i uvæsentlig grad overskrider det ikke eller endnu ikke opsmeltede børstespidsområde.

30 For med sikkerhed at forhindre sammenklæbning især af tæt ved siden af hinanden stående børster frembringes der med de pulserende laserstråler en opsmeltningskegle på børsteenden, der ikke overskrider børstens udvendige diameter.

35 Børsteenderne bearbejdes hensigtsmæssigt stående med børsteparallelle laserstråler for at opnå en ensartet energi indledning i børstespidserne henholdsvis børsteenderne.

Laserstrålingen formes svarende til projektionsfladen af alle

DK 161935 B

4 børsteenderne for at begrænse strålingen til børstens med børster forsynede område og for at undgå laserbestråling af et transportapparat for børsterne.

5 Hvert børstelegeme er under laserbestrålingen anbragt ubevægeligt i forhold til laseren, hvilket har den særlige fordel, at laseren kan være fast justeret, og at laserstrålingen således kun behøver blive indstillet en enkelt gang, medens transporten af børstel egernerne på sædvanlig måde kan ske taktvis med enkle midler.

10

Der anvendes en TEACO-laser, med hvilken de ønskede korte bearbejdningsimpulser kan opnås.

Børsterne bliver inden deres bearbejdning med laserstrålerne for-15 tørret for at undgå indflydelse af fugtighed ved afrundingen, f.eks. opståel se af en vanddampfase, der vil kunne medføre opruning af børsteendernes overflade eller endog til en indvirkning på formdannelsen af børsteenden ved opsmeltningsprocessen.

20 Opfindelsen forklares under henvisning til tegningen. På tegningen viser:

Fig. 1 et skematisk, perspektivisk billede af et apparat til afrunding af børsteender ved hjælp af laserstråler, 25 fig. 2 et sidebillede af den i fig. 1 viste enkelthed A, og fig. 3a-c opsmeltningsprocessen under forløbet af en bearbejdning af en børsteende ved hjælp af laserstråler.

30

Fig. 1 og 2 viser en laser 1, hvis laserstråle 2 ved hjælp af et afbøjningsspejl 3 er rettede mod et børstelegeme 4's børster 7. Laserstrålen 2 er impulsformet, og antallet af impulser og frekvensen af impulsfølgen kan styres på sædvanlig måde med laseren 1.

35

Afbøjningsspejlet 3 koncentrerer laserstrålerne til det område, i hvilket børstel egernet 4's børsteender 6 befinder sig. I det viste eksempel befinder alle børsteenderne 6 sig i et plan 8 og indtager et tilnærmelsesvis rektangulært areal. Afbøjningsspejlet 3 viser 5

DK 16 1935 B

eksempelvis, hvorledes laserstrålen 2 formes på en sådan måde, at den i området ved børstelegemet 4 kun har den i tegningsplanet beliggende bredde. Til denne formning af laserstrålen tjener facetterne 3' - 3'", der reflekterer hver sin andel af laserstrålen 2 5 mod en tilsvarende del af børstefeltets bredde b, således som anskueliggjort ved de viste grænsestråler. Afbøjningsspejlet 3 er udformet på en sådan måde, at den indfaldende laserstråling er i det væsentlige parallel med børsterne, således som vist i fig. 3a - 3b.

10 Til bestråling af børsteenderne 6 er børsterne 4 anbragt liggende på ryggen 11 på et transportapparat 5, der transporterer flere børstelegemer 4 efter hinanden ind i laserstrålen 2' s område. Transport-apparatet 5 består af et transportbånd 12, på hvis øverste løb 13 der er anbragt flere børstelegemer 4 med indbyrdes afstand, således 15 at de transporteres ved en bevægelse af transportbåndet 12, som vist ved pilene 14. Transporten sker på en sådan måde, at transportappa-ratet 5 henholdsvis bevægelsen af transportbåndet 12 standses, når et ikke vist måleapparat konstaterer en stillingskorrekt position af et børstelegeme 4 i forhold til laserstrålen 3, d.v.s. på en sådan 20 måde at laserstrålens strålingstværsnit på en forudbestemt måde dækker den børsteparallelle projektionsflade af alle børsteenderne 6.

Ved den forudbestemte position af et børstelegeme 4 sker afrundingen 25 af børsteenderne 6 ved en delvis smeltning af disse, og under denne bearbejdning sker der ingen bevægelser af børstelegemet 4 og laserstrålen 2 i forhold til hinanden.

Efter bearbejdningen af børsteenderne føres børstelegemerne til 30 videre forarbejdning, f.eks. til emballering.

Den taktvise transport af børstelegemerne 4 ved hjælp af transport-apparatet 5 er afstemt efter laseren l's funktion, d.v.s. under hensyn til taktfølgen ved impulsdriften. Det er også muligt at 35 tilkoble og afbryde laseren 1 i afhængighed af transporten af børstelegemerne 4 på transportapparatet 5.

Som vist i fig. 3a er børsten 7 tilspidset og har altså en kegleformet tilspidset børsteende 6. En sådan spids forslibning af en

DK 161935 B

6 børsteende 6 henholdsvis af alle et børstelegeme 4's børsteender opnås ved, at børstelegemet med børsteenderne trykkes mod en slibe-skive, der udfører rystes!iberagtige bevægelser, således at der ved passende afpasning af trykket på børstelegemet og radius af slibe-5 bevægelsen fås den ønskede tilspidsning af børsteenderne.

Ved indledningen af børsteenderne 6's bearbejdning ved hjælp af laserstrålingen er de indfaldende laserstråler, som vist i fig. 3a, parallelle med børsterne og bringer den yderste spids af børsteenden 10 6 til at smelte først, hvorved der dannes en smeltekegle 9. Denne har den skematisk viste udstrækning indad, fordi energi indledningen er størst ved spidsen, idet der optræder en kraftigere errergibortledende reflektion ved de dybere beliggende yderflader af børsteenden 6. Indledningen af energien over smeltekeglen 9 er så god, at 15 den videre smeltning af børsteenden 6, som vist i fig. 3, i det væsentlige fortsætter fra denne smeltekegle 9. Dette er antydet ved hjælp af pilene 16. Børsteenderne 6 bearbejdes med laserimpulser, indtil smeltekeglen 9 har den i fig. 3c viste form, hvor børsteenden 6 er afrundet på forudbestemt måde. Ved en passende fastsættelse af 20 antallet af laserimpulser og/eller af impulsvarigheden og/eller af impulsmellemrummene kan der opnås en smeltekegle 9, der ikke overskrider den udvendige diameter B af børsten 7, og der er således, selv ved tæt ved siden af hinanden anbragte børster 7, ikke fare for sammenklæbning af børsterne.

25

For at dannelsen af smeltekeglen 9 ved bearbejdningen af børsteenderne 6 med laserstråling ikke skal blive uheldigt påvirket af fugtighed, der kan forekomme som følge af formstoffets hygroskopiske virkning, fjernes vandandelene i materialet ved fortørring af 30 børsterne 7. Dette gælder f.eks. ved anvendelse af et polyamidmateriale til børster, f.eks. PA 612.

Som laser 1 anvendes f.eks. en TEACO-laser, d.v.s. en tværs (transverse) aktiveret (exited) atmosfæretryk (atmospheric pressure) 35 kuldioxid-laser, der udmærker sig ved mikrosekundaktivering og altså kan tilvejebringe tilsvarende kortvarige impulser på f.eks. mindre end 1 mikrosekund. Sådanne laseres effektområde strækker sig ind i kilowatt-området, således at denne lasers effekt ved afrundingen i højst 1 mikrosekund er større end f.eks. 10 kilowatt. Med en sådan 5

DK 161935 B

7 fremgangsmåde er der opnået meget tilfredsstillende afrundinger af børsteenderne 6.

10 15 20 25 30 35

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til afrunding af i et børstelegeme (4) anbragte 5 børsters (7) af termoplastisk formstof bestående børsteender (6) ved samtidig bearbejdning af et antal børsteender med laserstråler, kendetegnet ved, at der ved afrundingen af børsteenderne (6) anvendes impulsformet laserstråling med en effekt, der ligger i kilowatt- til megawatt-området, og en impulsvarighed, der ligger i 10 mikrosekundområdet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tilspidsede børsteender (6) afrundes.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der anvendes børster (7) med kegleformet tilspidsede børsteender (6).

4. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-3, kende- 20 tegnet ved, at der med impulsformet laserstråling tilveje bringes et smeltet område (9) på den tilspidsede børsteende (6), der ikke overskrider børstens (7) udvendige diameter (B).

5. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-4, kende-25 tegnet ved, at børsteenderne (6) bearbejdes stående med i det væsentlige børsteparallelle laserstråler.

6. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at laserstrålingen formes svarende til den bør- 30 steparallelle projektionsflade af alle børsteenderne (6).

7. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at hvert børstelegeme (4) under laserstrålingens indvirkning er anbragt ubevægeligt i forhold til laserstrålen. 35

8. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at der anvendes en TEACOg-laser.

9. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-8, k e n - DK 161935 B detegnet ved, at børsten (7) fortørres inden bearbejdningen med laserstråling. 5 10 15 20 25 30 35