KR20200074088A - 강모의 단부 라운딩을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

강모의 단부 라운딩을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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잉게 라르손 얀
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테페 문하이지엔프로둑터 에이비
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Abstract

본 발명은 복수의 강모를 포함하는 브러시 섹션(V)의 강모를 단부 라운딩하는 방법에 관한 것으로, 방법은 기하학적 주 전파 방향(PD)을 따라 전파하는 집중된 레이저 빔(11)을 제공하는 단계와, 주 조사 지점(12)을 갖는 집중된 레이저 빔(11)을 제공하는 단계를 포함하며, 각각의 강모(4)의 단부가 강모(4)의 종방향 연장부(LE)에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로(P)에서 주 조사 지점(12)을 통해 이동되도록, 집중된 레이저 빔(11)의 주 조사 지점(12)과 각 강모(4)의 단부 사이에 상대 운동을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 집중된 레이저 빔(11)은 상기 기하학적 주 전파 방향(PD)이 주 조사 지점(12)에서 그 단부를 갖는 각각의 강모(4)의 종방향 연장(LE)에 횡방향인 주 성분을 갖도록 지향되며, 이에 의해 상기 단부의 라운딩이 상기 단부를 가열하고 상기 단부를 부분적으로 용융시키고 둥근 단부를 형성하도록 하는 집속된 레이저 빔(11)에 의해 제공되고, 횡방향으로 주 성분을 갖는 방향(L)을 따라 주 조사 지점(12)과 브러시 섹션(1')사이에 상대 운동을 제공하여, 복수의 강모(4)의 단부를 집중된 레이저 빔(11)에 순차적으로 적용하여, 라운딩된 단부를 갖는 브러시 섹션(1')을 제공한다.

Description

강모의 단부 라운딩을 위한 방법 및 장치
본 발명은 바람직하게는 치간 브러시/브러시(brush)의 브러시 섹션인, 브러시 섹션의 강모 단부를 라운딩/둥글게하는(end rounding bristles) 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 복수의 강모/칫솔모(bristle)들을 포함하는 브러시 섹션의 강모 단부 라운딩을 위한 장치에 관한 것이다.
원하지 않는 치은 및 치아 마모의 위험을 줄이기 위해 칫솔 강모 단부에 날카롭거나 들쭉날쭉 한 가장자리가 없는 것이 바람직하다.
수년 동안 날카롭거나 들쭉날쭉한 가장자리가 없는 강모 끝을 제공하기위한 여러 가지 접근 방식이 제안되었다.
1985년에 공개 된 EP 0060592 B1은 나일론, 특히 칫솔과 같은 유기 열가소성 합성 재료로 만들어진 강모를 구비한 칫솔을 공개하고 있다. 예리하고 따라서 부드러운 표면을 손상시킬 수 있는 강모의 자유 단부는 열처리에 의해 둥글게 된다. 강모 단부는 레이저 빔 처리에 제공된다. 강모 단부가 하향으로 연장되고 레이저 빔의 소스가 강모 단부 아래에 배치된다는 것이 개시되어 있다. 브러시 및 열원은 상대 운동으로 제공되고 열 처리는 불활성 가스 환경에서 발생한다. 이러한 셋업/설정은 과도한 열이 칫솔의 다른 부분에 제공되지 않도록하기 위해 강모 단부에 정밀하게 집중되는 레이저에 의존한다는 것을 주목할 수 있다.
1988년에 공개된 미국 특허 제 4,762,373호는 레이저 방사선의 작용에 의해 칫솔의 강모 팁을 라운딩하는/둥글게하는 방법을 공개하며, 여기서 라운딩 과정은 정전기 장에서 수행된다. 이것은 버섯 같은 강모 팁의 형성뿐만 아니라 개별 강모의 융합을 피할 것이라고 설명되어 있다. 정전기 장을 제공하는 것은 어려움을 더하고 정전기 장을 갖기 위해 오늘날의 고도로 전산화된 제조 시설에서 종종 기피된다는 것을 알 수 있다. 또한, 이러한 셋업은 칫솔의 다른 부분에 과도한 열이 공급되지 않도록 하기 위해 강모 단부에 정밀하게 집중되는 레이저에 의존한다는 점에 주목할 수 있다.
1991년에 공개 된 미국 특허 제 5,007,686호는 킬로와트 범위에서 작동하고 마이크로 초 범위의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스 레이저 빔을 사용함으로써 강모의 팁의 제어된 용융이 달성되는 방법을 공개한다. 또한, 이러한 셋업은 칫솔의 다른 부분에 과도한 열이 공급되지 않도록 하기 위해 강모 단부에 정밀하게 집중되는 레이저에 의존한다는 점에 주목할 수 있다.
또한 레이저 기반 방법들 중 어떤 것도 소위 치간 브러시에 유용하지 않다는 점에 주목할 수 있다.
1991년에 공개된 미국 특허 제 5,015,504호는 예를 들어 칫솔인, 브러시의 강모의 단부가 폴리실록산 예비 중합체로 처리된 후 경화되는 것을 개시한다. 처리된 강모는 부드럽고 단부-라운딩된다.
1997 년에 공개된 미국 특허 제 5,653,628 호는 회전 대칭형 원형 브러시에 플라스틱 강모의 단부를 라운딩하기 위한 장치를 개시하고 있는데,이 장치는 회전 대칭형 중공 본체 형태의 공구를 가지며,이 장치는 원형 브러시와 공구 사이의 외측 윤곽에 대응하는 원형 브러시보다 적어도 부분적으로 작은 단면을 갖는 내부 윤곽을 갖고,상대 회전 운동 및 가역적인 상대 축방향 이동을 갖는다.
따라서, 브러시 강모의 단부 라운딩을 제공하기 위해 다수의 상이한 방법이 제안되어 왔다. 그러나, 아래에서 논의되는 것과 같이 명확히, 여전히 개선의 여지가 있다.
본 발명의 목적은 강모의 단부 라운딩을 위한 새롭고 개선된 방법을 제공하는 것이다. 또한, 치간 브러시의 브러시 섹션의 강모 단부 라운딩에 특히 적합하거나 적어도 용이하게 적응되는 새롭고 개선된 방법을 제공하는 것이 목적이다.
이들 목적은 복수의 강모를 포함하는 브러시 섹션의 단부 라운딩 강모를 위한 방법에 의해 달성되었으며,이 방법은,
기하학적 주 전파 방향을 따라 전파되며, 주 조사 지점을 갖는 집중된 레이저 빔을 제공하는 단계;
각 강모의 상기 단부는 상기 강모의 종방향 연장(LE; longitudinal extension)에 횡방향인(traverse)/횡단하는 주 성분을 갖는 경로에서 상지 주 조사 지점을 통해 상기 각 강모의 단부가 이동하도록, 상기 집중된 레이저 빔의 상기 주 조사 지점(12)과 상기 각 강모의 단부 간의 상대 운동을 제공하는 단계로서, 상기 집중된 레이저 빔은 상기 기하학적 주 전파 방향(PD)이 상기 주 조사 지점에 그의 단부를 갖는 각 강모의 상기 종방향 연장(LE)에 횡방향인 주 성분을 갖도록 지향되고, 상기 단부의 라운딩은 상기 집중된 레이저 빔이 상기 단부를 가열하고 상기 단부를 부분적으로 용융시켜 둥근 단부를 형성하도록 함으로써 제공되는, 상기 단계; 및
상기 경로에 횡방향인 주 성분을 갖는 방향을 따라서 상기 브러시 섹션 및 상기 주 조사 지점 간의 상대 운동을 제공하고, 상기 복수의 강모들의 단부들을 집중된 레이저 빔에 순차적으로 적용하여, 단부가 라운딩된 강모들을 갖는 브러시 섹션을 제공하는 단계를 포함한다.
주 조사 지점에서 각각의 강모의 종 방향에 대해 횡방향인 주 성분을 갖도록 집중된 레이저 빔을 지향하고, 강모 단부가 강모의 종방향 연장에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로에서 주 조사 지점을 통해 움직이도록 주 조사 지점과 강모의 단부 간의 상대 운동을 제공함으로써, 각각의 단부가 강모의 다른 부분에 영향을 줄 위험없이 원하는 양의 열 및 강모의 원하는 높이에 적용되는 것을 확보하는 것이 용이한 종래 기술의 해결 방법과 비교된다. 진보적인 셋업을 갖고, 본 발명의 진보적인 셋업/설정으로, 예를 들어 비교적 높은 파워의 레이저 빔을 사용하고 주 조사 지점을 통해 강모를 신속하게 움직일 수 있으므로, 강모 또는 브러시 섹션의 다른 부분이 손상될 위험없이 프로세스 속도를 높일 수 있다. 본 발명의 진보적 설정으로, 강모 또는 브러시 섹션의 다른 부분에 어떠한 문제도 일으키지 않고, 서로 독립적으로, 레이저 효과, 초점도, 경로를 따른 상대 운동의 속도와 같은 다수의 파라미터를 조정하는 것이 가능해졌다는 점에 유의할 수 있다. 이에 의해, 강모 단부에 대한 원하는 양의 열을 얻기 위해 상이한 파라미터들을 조정하는 것이 더 용이해졌다. 또한 시간이 지남에 따라 원하는 가열 프로파일을 얻도록 파라미터를 조정하는 것이 더 용이해졌다.
경로는 기하학적 주 전파 방향에 횡방향인 주 성분을 가질 수 있음을 주목할 수 있다. 이는, 예를 들어 치간 브러시 섹션이 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전하고, 집중된 레이저 빔이 종축에 대해 주로 평행한 기하학적 주 전파로 배향되는 경우이다.
경로는 기하학적 주 전파 방향을 따라는 주 성분을 가질 수 있음을 주목할 수 있다. 이는, 예를 들어, 치간 브러시 섹션이 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전하고, 집중된 레이저 빔이 접선 방향을 주로 따라서 기하학적 주 전파로 배향되는 경우이다.
하나의 실시 예에 따르면 주 조사 지점과 브러시 섹션 사이의 상대 운동은 기하학적 주 전파 방향에 대해 횡 방향이고 경로에 횡 방향인 주 성분을 갖는 방향을 따를 수 있다. 이는 예를 들면, 치간 브러시 섹션은 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전하고, 집중된 레이저 핌은 주로 접선 방향을 따라 기하학적 주 전파로 지향되고, 주 조사 지점과 브러시 섹션 간의 상대 운동은 브러시 섹션의 종축을 따라 주로 지향되는 경우이다.
주 조사 지점과 브러시 섹션 사이의 상대 운동은, 다른 실시예에 따르면, 경로에 횡방향이고 기하학적 주 전파 방향을 따르는 주 성분을 갖는 방향을 따를 수 있음을 주목할 수 있다. 이는 예를 들어, 접선 방향을 주로 따르는 기하학적 주 조사로 배향되는 집중된 레이저 빔 및 브러시 섹션의 종축에 대해 회전하는 치간 브러시 섹션을 갖고, 예를 들면 레이저 및/또는 브러시 섹션의 상대적인 이동에 의해 및/또는 레이저의 초점 거리를 변경함으로써 수행되는, 브러시 섹션의 종축을 따라 배향되는 주 조사 지점과 브러시 섹션 간의 상대적인 운동이 브러시 섹션의 종축을 따라 배향되는 경우이다.
레이저는 이와 같이 레이저와 관련된 집중 지점을 갖는다. 본 출원에 개시된 방법에 레이저가 사용될 때, 최대량의 에너지가 강모에 적용되는 지점이 있을 것이다. 최대량의 에너지가 적용되는 이 지점이 주 조사 지점으로 표시된다. 결과적인 주 조사 지점이 레이저의 집중 지점과 일치하도록 레이저가 시스템 내에 위치되는 것이 바람직하다.
브러시 섹션은 예를 들어 단부 라운딩을 위한 시간에 스템/대(stem) 및 강모를 포함하는 별도의 브러시 섹션이 될 수도 있다. 대안적으로, 브러시 섹션은 단부 라운딩 중에 이미 다소 완전한 브러시/칫솔의 일부일 수도 있다.
바람직한 실시예들은 종속항들 및 설명에 나타난다.
상기 방법은 단부를 라운딩하기 전에 기계식 커터에 의해 각각의 강모를 단부 커팅하는 단계를 더 포함 할 수 있다.
기계식 커터는 입증된 기술이며 예를 들어 면도날 등과 같은 칼 에지/가장자리(edge)에 대해 치간 브러시 섹션을 회전시키는 수반할 수 있다. .
방법은 또한, 단부를 라운딩하기 전에 집중된 레이저 빔의 수단에 의해 각각의 강모의 단부 커팅을 더 포함 할 수 있다.
상기 방법이 단부 라운딩을 위한 레이저를 포함하는 것을 고려하면, 예를 들어 안전 시스템, 전원 공급 장치, 제어 시스템 등을 포함하여 제조 기계 및 일반 환경이 이미 레이저 사용을 위해 설계되어 있기 때문에, 강모 커팅을 위해 동일한 레이저 또는 다른 레이저를 사용하는 것이 편리하다. 단부 라운딩 전의 레이저 커팅은, 예를 들면, 강모의 단부 커팅을 위해 구성되는 레이저로, 회전하는 치간 브러시 섹션의 종축을 따라 레이저를 이동함으로써 수행될 수 있으며, 동일 또는 상이한 레이저가 회전하는 치간 브러시 섹션의 종축을 따라 이동되고, 레이저는 단부의 단부 라운딩을 수행하도록 이제 구성된다.
방법은 단부가 가열되어 라운딩되는 동안 집중된 레이저 빔의 수단에 의해 각각의 강모를 단부 커팅하는 단계를 더 포함 할 수 있다. 이것은 다수의 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 초점의 정도와 최대 강도는, 예를 들어 치간 브러시 섹션이 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전되고 집중된 레이저 빔이 주로 접선 방향을 따라 기하학적 주 전파를 중심으로 배향될 때, 강모는 주 조사 지점을 통과하기 전, 도중 및/또는 통과 후 가열되어 단부 라운딩을 달성하고, 강모가 주 조사 지점을 통과하는 동안 커팅되도록 선택된다.
방법은 제1 고정기에 브러시 섹션을 위치시키고 단부 커팅 및 단부 라운딩 동안 브러시 섹션을 제1 고정기에 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 레이저가 단부 라운딩을 위한 열을 제공할 때, 단부가 의도된 위치에 위치되는 것을 보다 용이하게 확보할 수 있다. 제1 고정기는 실제로 브러시 섹션과 상호 작용하고 유지하는 고정기를 나타내기위한 것임을 주목할 수 있다.제1 고정기는 단부 커팅 위치로부터 단부 라운딩 위치로 이동될 수 있지만, 제1 고정기는 브러시 섹션상에서 그립을 유지하므로 단부 라운딩 위치에서의 고정기에 대한 브러시 섹션의 잘못된 배치는 제거된다. 바람직한 실시예에서, 제1 고정기는 또한 강모를 스템에 고정시키기 위해 스템의 비틀림 동안 브러시 섹션과 상호 작용하고 브러시 섹션을 홀딩/유지한다.
상기 방법은 치간 브러시 또는 치간 브러시 섹션의 강모를 라운딩하는, 특히 종축을 따라 연장하는 칫솔 스템 및 스템에 의해 지지되고 스템로부터 주로 반경 방향으로 연장되는 복수의 강모를 포함하는 치간 브러시 섹션을 갖는 치간 브러시/칫솔에 적합할 수 있다. 따라서, 상기 방법은 종축을 따라 연장되는 칫솔 스템 및 스템에 의해 지지되고 주로 반경 방향으로 스템로부터 연장되는 복수의 강모를 포함하는 치간 브러시 섹션을 제공하는 단계를 포함한다고 말할 수 있다. 단부 라운딩은 치간 브러시가 치간 브러시로 완성되거나 조립된 후에 수행될 수 있거나, 또는 치간 브러시 섹션은 치간 브러시 섹션과 함께 치간 브러시 섹션과 함께 조립 또는 일체화되어 완전한 치간 브러시를 형성하기 전에, 단부 라운딩이 종축을 따라 연장되는 브러시 스템을 포함하는 치간 브러시 섹션 및 스템에 의해 지지되고 주로 반경 방향으로 스템으로부터 연장되는 복수의 강모를 포함하는 치간 브러시 섹션과 같은 치간 브러시 섹션 상에서 수행될 수 있다는 것을 알 수 있다.
방법은 추가로,
종축을 따라 연장되는 브러시 스템 및 스템에 의해 지지되고 주로 반경 방향으로 스템으로부터 연장되는 복수의 강모들을 포함하는 치간 브러시 섹션을 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 집중된 레이저 빔의 주 조사 지점과 각 강모의 단부 간의 상대 운동을 제공하는 단계는, 단부가 주 조사 지점을 통화하는 원형 경로로 각 강모의 단부가 원형 경로에서 종축 주위를 스위핑하도록 브러시 섹션을 종축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함하고,
주 조사 지점과 브러시 섹션 간의 상대 운동을 제공하는 단계는, 종축을 따라 주 조사 지점의 상대적인 운동을 제공하고, 복수의 강모들의 단부들을 집중된 레이저 빔에 순차적으로 적용하여, 단부 라운딩된 강모들을 갖는 브러시 섹션을 제공하는 단계를 포함한다.
이러한 치간 브러시 섹션의 회전은 주 조사 지점을 통해 각각의 강모에 원하는 경로를 제공하는 편리한 방식이다. 더욱이, 오늘날 사용되는 제조 장치는 전형적으로 치간 브러시 섹션 또는 치간 브러시를 회전시키기위한 장비를 포함하므로, 구현을 용이하게 한다.
치간 브러시 섹션의 회전 중에 종축을 따라 조사 지점을 이동시키는 것은 모든 강모 단부가 라운딩 되도록하는 편리한 방법이다. 종축을 따르는 주 조사 지점의 상대 운동은 다수의 상이한 방식으로 달성 될 수 있다. 이와 같은 레이저는 움직일 수 있다. 집중된 레이저 빔은 레이저를 기울임으로써, 또는 보다 바람직하게는 레이저 내의 광학장치 또는 거울을 기울임으로써 재지향 될 수 있다. 브러시 또는 브러시 섹션이 움직일 수 있다. 물론 이러한 방법들의 조합도 생각할 수 있다. 상대 운동은 또한 다른 방식으로 달성 될 수 있다.
방법은 기하학적 주 전파 방향이 주 조사 지점에서 원형 경로의 접선에 대해 최대 약 45 °의 각도를 포함하도록 집중된 레이저 빔을 지향시키는 단계를 더 포함 할 수 있다. 따라서, 집중된 레이저 빔은 탄젠트/접선(tangent)과 기하학적 주 전파 방향 사이에 형성된 각도가 최대 약 45°인 한 탄젠트/접선에 대해 임의의 방향으로 기울어 질 수 있다는 것을 주목할 수 있다. 주 전파 방향은 경로의 접선을 따라 또는 그 접선과 반대 일 수 있다는 것을 주목할 수 있다. 따라서, 고려가능한 각도는 콘/원뿔(corn)의 중심선에 대해 45 °의 각도를 형성하는 원뿔 벽을 갖는 시간 유리 형상의 더블 콘/이중 원뿔(double corn) 내에 있다고 할 수 있다. 집중된 레이저 빔을 주로 접선 방향으로 향하게 함으로써 조사 지점을 종 방향을 따라 이동하기 쉽다. 더욱이, 배향은 또한 강모 단부의 예열(pre-heating) 및/또는 후가열(after-heating)을 제공하도록 레이저를 배향시키는 것을 용이하게 한다. 더욱이, 배향은 또한 상이한 길이를 갖는 강모의 단부 라운딩 및 선택적으로 또한 단부 커팅을 제공하는 것을 용이하게 한다. 상이한 길이를 갖는 강모는 강모 단부에 의해 형성된 기하학적 엔벨로프(envelope)/외형 표면의 만곡된 프로파일을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
상기 방법은 종축을 따라 집중된 레이저 빔의 상대 운동을 제공함으로써 집중된 레이저 빔에 의해 각각의 강모를 단부 커팅하는 단계를 더 포함하고, 이에 의해 단부의 라운딩을 위해 종축을 따라 집중된 레이저 빔의 상대 운동을 제공하기 전에 복수의 강모를 단부 커팅할 수 있다.
집중된 레이저 빔은 기하학적 집중 지점에서 최대 강도는 10-20000 W/mm2일 수 있다. 강도는 전형적으로 레이저의 특성으로서 제공된다. 이 방법에서, 상기 방법에서, 주 조사 지점은 기하학적 집중 지점을 포함하지만 기하학적 집중 지점보다 약간 더 큰/넓은 지점을 지칭 할 수 있다. 주 조사 지점은, 기하학적 집중 지점에서 강도가 예를 들어 적어도 90%, 바람직하게는 95%의 강도를 갖는 지점에 관한 것이다.
방법은 집중된 레이저 빔을 0.01 내지 1.0 mm2의 영역을 갖는 주 조사 지점에 집중하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이로써 잘-정의된 주 조사 점/포인트가 달성될 수 있다.
방법은, 기하학적 주 전파 방향에 대해 횡방향인 평면에서 최대 폭이 3 미만, 바람직하게는 최대 폭에 직교하는 방향의 폭의 2배 미만인 주 조사 지점에 집중된 레이저 빔을 집중시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 잘 정의 된 주 조사 지점이 달성 될 수 있다. 주 조사 지점은 집중된 레이저 빔을 따라 볼 때 일반적으로 원형 일 수 있다.
방법은 집중된 레이저 빔을 100 내지 10000μm의 집중 깊이로 집중하는 단계를 더 포함 할 수 있다. 집중 깊이는 2 개의 평면들 사이의 기하학적 주 전파 방향을 따라, 전파 방향을 따라 기하학적 집중 지점의 어느 한 측면에서 측정된 거리로서 정의될 수 있고, 여기에서 표면적당 강도는 기하학적 집중 지점에서 표면적당 강도의 95%이다. 이에 의해, 잘 정의된 주 조사 포인트가 달성될 수 있다.
방법은 100 내지 100000 μs 사이의 시간 동안 각각의 강모 단부를 집중된 레이저 빔에 적용함으로써, 단부를 가열하여 부분적으로 용융하는 단계를 더 포함 할 수 있다. 이 시간 간격은 원하는 부분 용융을 달성하기 위해 합리적인 강도로 충분한 열을 제공 할 수 있는 적합한 것으로 고려된다.
상기 레이저는 임의의 적합한 종류일 수 있다. 예를 들어 램프 또는 다이오드 펌핑된 Nd:YAG-레이저와 같은 Nd:YAG-레이저일 수 있다. 레이저는 예를 들어 연속적인 Nd:YAG 레이저일 수 있다. 레이저는 예를 들어 이테르븀 섬유 레이저와 같은 섬유 레이저일 수 있다. 레이저는 예를 들어, 고출력 다이오드 레이저일 수 있다. 레이저는 예를 들어, CO2 레이저일 수 있다.
상술한 목적은 또한 복수의 강모를 포함하는 브러시 섹션의 강모의 단부 라운딩을 위한 장치에 의해 달성되었으며, 상기 장치는:
주 조사 지점을 갖고 기하학적 주 전파 방향을 따라 전파하는 집중된 레이저 빔을 제공하도록 구성되는 광학 장치 및 레이저 빔 소스를 포함하는 레이저,
복수의 강모들을 포함하는 브러시 섹션을 유지하기 위한 고정기로서, 고정기는 각각의 강모의 단부와 집중된 레이저 빔의 주 조사 지점 간의 상대 운동을 제공하여, 강모의 종방향 연장(LE; longitudinal extension)에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로로 주 조사 지점에서 집중된 레이저 빔을 통해 각 강모의 단부가 이동되도록하는, 고정기를 포함하고,
집중된 레이저 빔은 기하학적 주 전파 방향이 상기 주 조사 지점에 그 단부를 갖는 각 강모의 종 방향 연장(LE)에 횡방향인 주 성분을 갖도록 지향되어, 집중된 레이저 짐이 단부를 가열하고 단부를 부분적으로 용융시켜 라운딩된 단부를 형성함으로써 단부의 라운딩이 제공되고,
장치는 주 성분이 경로에 횡방향인 방향을 따라 주 조사 지점과 브러시 섹션 사이에 상대 운동을 제공하도록 구성되고, 복수의 강모들의 단부들을 집중된 레이저 빔이 순차적으로 적용하여, 단부 라운딩된 강모를 갖는 브러시 섹션을 제공한다.
주 조사 지점에서 각각의 강모의 종 방향에 횡방향인 주 성분을 갖도록 집중된 레이저 빔을 지향하고, 강모 단부가 강모의 종방향 연장에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로에서 주 조사 지점을 통해 움직이도록 주 조사 지점과 강모의 단부 간의 상대 운동을 제공함으로써, 각각의 단부가 강모의 다른 부분에 영향을 줄 위험없이 원하는 양의 열 및 강모의 원하는 높이에 적용되는 것을 확보하는 것이 용이한 종래 기술의 해결 방법과 비교된다. 진보적인 셋업을 갖고, 본 발명의 진보적인 셋업/설정으로, 예를 들어 비교적 높은 파워의 레이저 빔을 사용하고 주 조사 지점을 통해 강모를 신속하게 움직일 수 있으므로, 강모 또는 브러시 섹션의 다른 부분이 손상될 위험없이 프로세스 속도를 높일 수 있다. 본 발명의 진보적 설정으로, 강모 또는 브러시 섹션의 다른 부분에 어떠한 문제도 일으키지 않고, 서로 독립적으로, 레이저 효과, 초점도, 경로를 따른 상대 운동의 속도와 같은 다수의 파라미터를 조정하는 것이 가능해졌다는 점에 유의할 수 있다. 이에 의해, 강모 단부에 대한 원하는 양의 열을 얻기 위해 상이한 파라미터들을 조정하는 것이 더 용이해졌다. 또한 시간이 지남에 따라 원하는 가열 프로파일을 얻도록 파라미터를 조정하는 것이 더 용이해졌다.
경로는 기하학적 주 전파 방향에 횡방향인 주 성분을 가질 수 있음을 주목할 수 있다. 이는, 예를 들어 치간 브러시 섹션이 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전하고, 집중된 레이저 빔이 종축에 대해 주로 평행한 기하학적 주 전파로 배향되는 경우이다.
경로는 기하학적 주 전파 방향을 따라는 주 성분을 가질 수 있음을 주목할 수 있다. 이는, 예를 들어, 치간 브러시 섹션이 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전하고, 집중된 레이저 빔이 접선 방향을 주로 따라서 기하학적 주 전파로 배향되는 경우이다.
하나의 실시예에 따르면 주 조사 지점과 브러시 섹션 사이의 상대 운동은 기하학적 주 전파 방향에 대해 횡 방향이고 경로에 횡 방향인 주 성분을 갖는 방향을 따를 수 있다. 이는 예를 들면, 치간 브러시 섹션은 브러시 섹션의 종축을 중심으로 회전하고, 집중된 레이저 핌은 주로 접선 방향을 따라 기하학적 주 전파로 배향되고, 주 조사 지점과 브러시 섹션 간의 상대 운동은 브러시 섹션의 종축을 따라 주로 지향되는 경우이다.
주 조사 지점과 브러시 섹션 사이의 상대 운동은, 다른 실시예에 따르면, 경로에 횡방향이고 기하학적 주 전파 방향을 따르는 주 성분을 갖는 방향을 따를 수 있음을 주목할 수 있다. 이는 예를 들어, 접선 방향을 주로 따르는 기하학적 주 조사로 배향되는 집중된 레이저 빔 및 브러시 섹션의 종축에 대해 회전하는 치간 브러시 섹션을 갖고, 예를 들면 레이저 및/또는 브러시 섹션의 상대적인 이동에 의해 및/또는 레이저의 초점 거리를 변경함으로써 수행되는, 브러시 섹션의 종축을 따라 배향되는 주 조사 지점과 브러시 섹션 간의 상대적인 운동이 브러시 섹션의 종축을 따라 배향되는 경우이다.
고정기는 브러시 섹션을 종축을 중심으로 회전하여 각각의 강모의 단부가 원형 경로에서 종축 주위를 스위핑하도록 구성 될 수 있다.
레이저는 고정기에 대해 배향되어, 집중된 레이저 빔이 고정기 내의 브러시 섹션의 강모를 향하도록 하여, 원형 경로에서 스위핑되는 각각의 강모의 단부가 주 조사 지점을 통과하도록 한다.
장치는 레이저 빔이 복수의 강모의 각각의 단부를 향해 순차적으로 지향되도록 종축을 따라 고정기와 주 조사 지점 사이의 상대 운동을 제공하도록 구성 될 수 있다.
본 방법의 다른 실시예의 특징은 장치의 다른 실시예로서 동일하게 적용 가능하다.
본 방법 및/또는 장치는, 강모가 주 조사 지점을 통과한 후 강모에 인가되는 에너지의 양보다 강모가 주 조사 지점에 도달하기 전에 레이저 빔으로부터의 더 많은 양의 에너지가 강모에 인가되도록 접선에 대해 소정 각도로 지향되는 집중된 레이저 빔을 더 포함할 수 있다. 이것은 강모 단부를 예열(pre-heating)하는 것으로 지칭될 수 있다.
본 방법 및/또는 장치는, 강모가 주 조사 지점을 통과한 후 강모에 인가되는 에너지의 양보다 강모가 주 조사 지점에 도달하기 전에 레이저 빔으로부터의 더 적은 양의 에너지가 강모에 인가되도록 접선에 대해 소정 각도로 지향되는 집중된 레이저 빔을 더 포함할 수 있다. 이것은 강모 단부를 후열/후가열(after-heating)하는 것으로 지칭될 수 있다.
치간 브러시의 브러시 섹션의 강모 단부 라운딩에 특히 적합하거나 적어도 용이하게 적응되는 새롭고 개선된 방법이 제공된다.
주 조사 지점에서 각각의 강모의 종 방향에 횡방향인 주 성분을 갖도록 집중된 레이저 빔을 지향하고, 강모 단부가 강모의 종방향 연장에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로에서 주 조사 지점을 통해 움직이도록 주 조사 지점과 강모의 단부 간의 상대 운동을 제공함으로써, 각각의 단부가 강모의 다른 부분에 영향을 줄 위험없이 원하는 양의 열 및 강모의 원하는 높이에 적용되는 것을 확보하는 것이 용이한 종래 기술의 해결 방법과 비교된다. 진보적인 셋업을 갖고, 본 발명의 진보적인 셋업/설정으로, 예를 들어 비교적 높은 파워의 레이저 빔을 사용하고 주 조사 지점을 통해 강모를 신속하게 움직일 수 있으므로, 강모 또는 브러시 섹션의 다른 부분이 손상될 위험없이 프로세스 속도를 높일 수 있다. 본 발명의 진보적 설정으로, 강모 또는 브러시 섹션의 다른 부분에 어떠한 문제도 일으키지 않고, 서로 독립적으로, 레이저 효과, 초점도, 경로를 따른 상대 운동의 속도와 같은 다수의 파라미터를 조정하는 것이 가능해졌다는 점에 유의할 수 있다. 이에 의해, 강모 단부에 대한 원하는 양의 열을 얻기 위해 상이한 파라미터들을 조정하는 것이 더 용이해졌다. 또한 시간이 지남에 따라 원하는 가열 프로파일을 얻도록 파라미터를 조정하는 것이 더 용이해졌다.
본 발명은 본 발명의 현재 바람직한 실시예를 나타내는 첨부된 개략도를 참조하여 보다 상세하게 예를 들어 설명될 것이다.
도 1a는 치간 브러시/브러시의 평면도이다.
도 1b 는 기하학적 원형 엔벨로프 표면이 길이 방향을 따라 만곡된 프로파일을 갖도록 강모 단부들이 상이한 길이를 갖는 다른 실시예에 따른 치간 브러시의 평면도이다
도 1c는 브러시 섹션의 평면도이다.
도 2는 강모 단부를 조사하는 레이저의 측면도이다.
도 3은 도 2의 확대도이다.
도 4는 도 2의 셋업(set-up)/설정의 제 2 측면도이다.
도 5는 도 2-4의 셋업/설정을 포함하는 장치의 평면도이다.
도 6은 후열/후가열(after-heating)을 제공하는 셋업이다.
도 7은 예열/전가열(pre-heating)을 제공하는 셋업이다.
도 8은 브러시 섹션의 강보를 단부 라운딩하기 위한 방법의 도면이다.
도 9는 단부 라운딩된 강모의 개략도이다.
강모의 단부 라운딩을 위한 상기 방법 및 장치는 특히 치간 브러시을 위한 브러시 섹션의 강모의 단부 라운딩을 위해 구성된다.
도 1a 및 도 1b에는, 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 전형적인 치간 브러시 1이 도시되어 있다. 치간 브러시 1은 핸들 2를 포함하며, 이로부터 브러시 스템/브러시 스템(brush stem) 3은 종축 L을 따라 연장된다. 브러시 스템 3은, 바람직하게는 보호 폴리머 코팅으로 코팅된, 꼬인 금속 와이어로 형성 될 수 있다. 브러시 스템 3은 복수의 강모들 4를 지지한다. 각각의 강모 4는 대로부터 주로 반경 방향 R로 스템으로부터 연장된다. 이것은 또한 긴/연장된(elongate) 강모 4가 반경 방향 R에서 그들의 종 방향 연장/연장부 LE와 함께 연장된다고 말할 수 있다. 스템 3은 핸들 2의 내부로 연장되어 핸들 2에 부착된다. 이것은 스템 3의 보이는 부분에서 핸들 2로 연장되는 점선으로 표시된다. 부착은 예를 들어 스템 3이 핸들 2의 2개의 절반들 사이에 클램핑되거나 또는 스템 3이 핸들 2를 형성하는 성형 공동/캐비티(moulding cavity) 내로 삽입된 상태로 성형/몰딩되는 것에 의해 달성될 수 있다. 강모 4를 갖는 스템 3은 도 1c에 도시된 바와 같이 브러시 섹션 1'로 지칭 될 수 있다. 스템 3은 강모 4를 지지하는 거리를 따라서 완전한/전체 길이를 따라 비틀어 질 수 있거나, 도 1c에 도시 된 바와 같이 강모 4를 지지하는 부분보다 약간 더 긴 거리로 비틀어 질 수 있으며, 스템 3의 최종 내부 대부분은 꼬이지 않고 스템 3의 2 개의 가닥은 서로 평행하게 연장될 수 있다.
강모 4의 단부는 단부 라운딩된다. 이것은 도 8을 간략히 참조하여 포함하는 방법에 의해 달성되는 바람직한 실시예에 따르며, 이 방법은,
치간 브러시 섹션과 같은 브러시 섹션을 제공하는 단계(110),
제 1 고정기 21에서와 같이 브러시 섹션 1 '을 고정하는 단계(120);
브러시 섹션 회전시키는 단계(130),
강모를 단부 커팅하는 단계(140),
강모를 단부 라운딩하는 단계(150), 및
종 방향 L을 따라 레이저 10의 주 조사 지점을 이동시키는 단계(150)를 포함한다.
단부 라운딩은 기본적으로 스템 3과 강모 4로 형성되는 브러시 섹션 1'에서 수행되는 것이 바람직하다. 그러나, 이 방법은 완성된 브러시/칫솔 1 또는 스템 3과 강모 4로 형성된 브러시 섹션 1'과 완성된 칫솔 1 사이의 임의의 중간 상태에 동일하게 적용 가능하다.
단부 라운딩은 도 2에 도시 및 도 3에서 확대되어 도시된 바와 같이 주 조사 지점 12을 갖고, 기하학적 주 전파 방향 PD을 따라 전파하는 집중된 레이저 빔 11을 사용하여 수행된다.
종축 L을 중심으로 브러시 섹션 1'을 회전시킴(130)으로써, 각각의 강모 4의 단부와 집중된 레이저 빔 11의 주 조사 지점 12 사이에 상대 운동이 제공된다. 회전(130)은 각각의 강모 4의 단부가 원형 경로 P에서 종방향 축 L을 스위핑(sweeping)하도록 하며, 여기에서 원형 경로 P는 주 조사 지점 12을 통과한다. 이는 각 강모 4의 단부가 강모 4의 종 방향 연장 LE에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로 P에서 주 조사 지점 12를 통해 이동됨을 알 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 집중된 레이저 빔 11은 기하학적 주 전파 방향 PD이 주 조사 지점 12에서 단부를 갖는 각각의 강모 4의 종 방향 연장 LE에 횡방향인 주 성분을 갖도록 지향된다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시 예에서, 기하학적 주 전파 방향 PD는 주 조사 지점 12에서 단부를 갖는 각각의 강모 4의 종 방향 연장부 LE에 직교한다. 도 6 및 7에서, 집중된 레이저 빔 11은 직교가 아닌 상이한 각도에서 기하학적 주 전파 방향 PD로 배향되지만, 여전히 주 조사 지점 12에서 그 단부를 갖는 각 강모 4의 종 방향 연장 LE에 횡방향인 주 성분을 갖는다. 단부의 라운딩(150)은 단부를 가열하고 단부를 부분적으로 용융시켜 라운딩된/둥근 단부를 형성하게 하는 집중된 레이저 빔 11에 의해 제공된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 집중된 레이저 빔 11은 브러시 섹션 1'의 종 방향 축 L을 따라 주 조사 지점 12를 이동시키도록(160) 구성되어, 주 조사 지점 12와 브러시 섹션 1' 사이의 상대 운동을 제공하고, 이에 의해 복수의 강모 4의 단부가 순차적으로 집중된 레이저 빔 (4)에 노출된다. 집중된 레이저 빔 11은 브러시 섹션의 상부에 충돌하지 않고, 예를 들어 도 2와 같이 브러시 섹션 1'의 뒤 평면 또는 브러시 섹션 1'의 앞면에 위치된 주 조사 지점 12를 갖고 브러시 섹션을 지나치도록 지향된다는 점에 주목할 수 있다. 시퀀스/단계(160)이 완료되면, 단부 라운딩된 강모 4를 갖는 브러시 섹션 1'이 제공된다. 주 조사 지점 12와 브러시 섹션 1' 사이의 상대 운동 160은 주 성분이 경로 P에 종방향인인 방향을 따른다는 것을 주목할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 상대 운동 160은 경로 P에 직교 할 것이다.
한 실시예에 따르면, 이 방법은 각각의 강모 4의 단부를 라운딩(150)하기 전에 기계식 커터 40에 의해 각각의 강모 4를 단부 커팅하는 단계(140)를 더 포함한다. 이 커팅은 예를 들어 면도날 40과 같은 칼 에지/가장자리(edge) 40에 대해 강모 4를 스위핑하면서 브러시 섹션 1'을 종 방향 L을 중심으로 회전함으로써 수행될 수 있다. 이는 도 5에 도시되어 있다. 칼 가장자리는 예를 들어 강모를 절단하는 활성 위치(실선으로 표시)와 비활성 위치(점선으로 표시) 사이에서 이동가능할 수 있다. 강모 4가 커터 40에 의해 커팅된 후에 레이저 10이 활성화되고 강모 4가 단부 라운딩(150)된다.
일 실시예에 따르면, 이 방법은 단부를 라운딩(150)하기 전에 집중된 레이저 빔 11의 수단에 의해 각각의 강모 4를 단부 커팅하는 단계(140)를 포함한다. 이것은 예를 들어 별도의 레이저에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 단부 커팅이 레이저를 사용하여 수행되는 경우, 상기 방법은 단부 커팅(140) 및 단부 라운딩(150)에 동일한 레이저 10을 사용하는 것을 포함하는 방법이 현재 더 바람직고. 이에 의해, 종축 L을 따라 집중된 레이저 빔 11의 상대 운동이 제공되어, 강모 4의 단부를 라운딩하기 위해 종축 L을 따라 집중된 레이저 빔 11의 상대 운동이 제공되기 전에 복수의 강모 4가 절단된다. 이는, 예를 들어 단부 커팅 동작(140)을 위해 모든 강모 4를 따라 전체적인 스위핑을 하고, 이후의 단부 라운딩 동작(150)을 위해 모든 강모 4를 따라 전체적인 스위핑을 함으로써 수행된다. 대안적으로, 단부 커팅(140) 및 단부 라운딩(150)은 부분으로 분할되어, 처음에는 종축의 일부를 따라 강모 4를 포함하는 제1 부분이 커팅되고(140), 그 후 제 2 부분의 강모 4가 절단되고(140) 단부 라운딩(150)될 수 있다. 이러한 단계적 프로세스는 예를 들어 상대 운동이 집중된 레이저 빔 11의 재지향/재배향 및 병진 운동의 조합으로서 제공되는 경우에 유용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이 방법은, 단부가 가열 및 라운딩(140)되는 동안, 집중된 레이저 빔 11의 수단에 의해 각각의 강모 4를 단부 커팅하는 단계(140)를 더 포함한다. 이것은 예를 들어 레이저 10을 각각의 강모 4의 단부를 단부 커팅(140) 및 단부 라운드(150) 모두에 사용함으로써 달성될 수 있다. 이 동시적인 단부 커팅(140)과 단부 라운딩(150)은 도 8에서 점선 괄호로 표시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이 방법은 제1 부분 21a 및 제2 부분 21b을 포함하는 제1 고정기 21에 브러시 섹션 1'을 위치시키고 각각의 강모 4의 단부 커팅 (140) 및 단부 라운딩(150)의 두 동작 동안 제 1 고정기 21a, 21b에 브러시 섹션 1'을 고정/유지(keep)하는 단계를 더 포함한다. 부품 21a, 21b을 갖는 이 고정기 21은 또한 스템 3의 비틀림을 수행하기 위해 사용된다. 고정기 부분 21a는 스템 3의 두 가닥을 파지하고/잡고 고정기 부분 21b는 접힌 단부를 잡는다. 고정기 부분들 21a, 21b의 상대 회전은 고정기 부분들 21a, 21b 사이의 스템 3의 일부를 비틀리게 할 것이다.
그러나, 대안에 따르면, 브러시 섹션 1'은 단부 커팅 동안 제1 고정기 21에 의해 파지된 후, 단부 라운딩(150) 동안 브러시 섹션 1'를 적소에 홀딩하는 다른 고정기 21로 이송될 수 있음에 주목할 수 있다.
도 2 및 도 3에서, 집중된 레이저 빔 11의 주 전파 방향 PD는 주 조사 지점 12에서 원형 경로 P의 탄젠트/접선(tagent) P'과 평행하지만 반대 방향으로 지향된다. 도 4에서, 주 전파 방향 PD의 각도가, 주 조사 지점 12의 경로 P의 접선 P'와 주 전파 방향 PD 사이에서 측정된 각도들인, 제 1 측면의 45°보다 약간 미만의 제1 각도 α1으로부터 경로 P의 접선 P'의 제 2 측면의 45°보다 약간 미만의 제2 각도 α2로 어떻게 변화되는지를 도시한다. 도 4에서, 각도 α는 집중된 레이저 빔 11의 스위핑를 제공하기 위해 사용된다는 것을 주목할 수 있다. 레이저 빔 11이 고정된 각도 α로 제공되고 브러시 섹션 1' 및 / 또는 레이저 소스 10이 종축 L을 따라 이동되는 것 또한 생각될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 집중된 레이저 빔 11의 스위핑 및 상대 병진 운동의 조합을 사용하는 것도 생각될 수 있다. 각도 α는 주 조사 지점 12에서 원형 경로 P의 접선 P' 및 종축 L에 의해 정의된 평면에서 측정된다.
도 6 및 도 7에서, 주 조사 지점 12에서 원형 경로 P의 접선 P'에 대한 원형 경로 P에 의해 정의되는 각도 β를 형성하도록, 집중된 레이저 빔 11의 주 전파 방향 PD가 지향되는 방법이 제시된다. 도 6과 7에서 원형 경로 P에 의해 정의된 평면은 용지의 평면과 평행하다. 각도 β1 및 β2는 모두 45°미만, 바람직하게는 30°미만이다.
집중된 레이저 빔 11은 각도 α 및 각도 β의 두 각도로 논의된 것과 같이 경사질 수 있음에 주목할 수 있다. 단부 라운딩 동안 하나 또는 두 각도가 고정되거나, 그리고/또는 하나 또는 두 각도가 능동적으로 변경 될 수 있다.
또한, 주 조사 지점 12에서 원형 경로 P의 접선 P' 및 주 전파 방향 PD가 동일한 방향으로 지향되도록 집중된 레이저 빔 11이 지향될 수 있음이 생각될 수 있다.
따라서, 주 조사 지점 12에서 원형 경로 P의 접선 P'에 의해 형성되는 중심 선에 대해 최대 45°의 각도를 형성하는 측면을 갖는 시간 유리 형상의 더블 콘(double corn) 내에서, 기본적으로 주 조사 지점 12 내의 원형 경로 P의 접선 P'에 대해 집중된 레이저 빔 11이 지향되는 것이 바람직하다.
집중된 레이저 빔 11은 기하학적 집중 지점에서 10-20000 W/mm2의 최대 강도를 갖는다.
집중된 레이저 빔 11은 0.01 내지 1 mm2의 면적을 갖는 집중 지점을 갖는다.
집중된 레이저 빔 11은 바람직하게는 최대 폭에 직교하는 방향으로의 폭의 2배보다 작은 최대 폭을 적어도 갖는 집중 지점 또는 원형 집중 지점을 갖는다.
집중된 레이저 빔 11은 300 내지 11000 nm의 파장을 갖는다.
집중된 레이저 빔 11은 100 내지 10000m의 집중 깊이를 갖는다. 초점 깊이는 두 개의 점들 12'와 12" 사이의 전파 방향을 따라 측정 된 거리로서 정의되며, 하나는 전파 방향을 따라 기하학적 집중 지점의 어느 한쪽에 있으며, 점들 12', 12" 에서 표면적 당 강도는 기하학적 집중 지점에서 표면적당 강도의 95 %이다. 도 3에는 대안적인 기하학적 구조를 갖는 집중 지점 12"'이 도시된다. 집중 지점 12"'는 최대 폭 w1이 최소 폭 w2의 2 배보다 약간 작다.
단부 라운딩을 수행할 때, 각각의 강모 단부는 100 내지 100000 MS, 바람직하게는 100 내지 10000 μs 사이의 시간 기간동안 집중된 레이저 빔에 적용되고, 이에 의해 단부를 가열하여 부분적으로 용융되게 한다. 이것은 예를 들어. 종축에 대하여 강모 섹션 1'을 분당 약 100 내지 약 10000 회전/분의 회전속도로 회전시키고, 주 조사 지점 12는 회전축 L로부터 약 0,5mm 내지 10mm의 거리 R가 되어, 강모 4의 단부에 경로 P의 접선 P'를 따라 약 0,01 내지 10m/s의 접선 속도를 부여함에 의해 달성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 회전 방향에 대해 및 접선 P'에 대해 집중된 레이저 빔이 지향되는 경우, 강모 4가 주 조사 지점 12를 통과 한 후 강모 4에 인가된 에너지의 양보다 강모 4가 주 조사 지점 12에 도달하기 전에 레이저 빔 11으로부터의 더 적은 양의 에너지가 강모 4에 인가된다. 이는 강모 단부의 후열/후가열(after-heating)로 지칭될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 회전 방향에 대해 및 접선 P'에 대해 집중된 레이저 빔이 지향되는 경우, 강모 4가 주 조사 지점 12를 통과 한 후 강모 4에 인가된 에너지의 양보다 강모 4가 주 조사 지점 12에 도달하기 전에 레이저 빔 11으로부터의 더 많은 양의 에너지가 강모 4에 인가된다. 이는 강모 단부의 예열/전가열(pre-heating)로 지칭될 수 있다.
도 9에서, 위에서 개시된 방법 및 장치에 따라 단부 라운딩된 단부를 갖는 강모 4가 개략적으로 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 단부 라운딩은 기본적으로 강모의 단부에 형성되는 방울형(drop-like) 형상을 초래할 것이다. 라운딩된 단부의 드롭형 형상은, 강모 4의 영향을 받지 않는 부분의 최대 연장 D의 1.1 및 2배 사이, 바람직하게는 1.1 및 1.5배 사이인, 강모 연장의 반경 방향을 따르는 최대 연장 D를 갖는다. 강모 4의 영향을 받지 않는 부분은 일반적으로 단면이 원형이고 최대 연장은 기본적으로 직경 d이다. 방울형 형상은 일반적으로 단면이 원형이고 최대 연장은 기본적으로 직경 D이다.
라운딩된 단부의 드롭형 형상은, 강모 4의 영향을 받지 않는 부분의 최대 연장 d의 1.1 및 2배 사이, 바람직하게는 1.1 및 1.5배 사이인, 종방향 연장 LE를 따르는 연장 H를 갖는다.
강모 4는 바람직하게는 폴리아미드 또는 폴리에스테르로 제조된다.
강모 연장의 반경 방향을 따르는 최대 연장 D를 갖는다. 각각의 강모 4는 바람직하게는 약 0.03 내지 0.2 mm 사이의 직경을 갖는다.
첨부된 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는, 본 명세서에 기술된 실시예들의 다수의 수정/변경이 있다는 것이 고려된다.
1: 치간 브러시
1': 브러시 섹션
2: 핸들
3: 스템
4: 강모

Claims (15)

  1. 복수의 강모(4)를 포함하는 브러시 섹션(1')의 강모 단부 라운딩을 위한 방법에 있어서,
    기하학적 주 전파 방향(PD; propagation direction)을 따라 전파되며, 주 조사 지점(12)을 갖는 집중된 레이저 빔(11)을 제공하는 단계;
    각 강모(4)의 상기 단부는 상기 강모(4)의 종방향 연장(LE; longitudinal extension)에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로(P)에서 상기 주 조사 지점(12)을 통해 상기 각 강모(4)의 단부가 이동하도록, 상기 집중된 레이저 빔(11)의 상기 주 조사 지점(12)과 상기 각 강모(4)의 단부 간의 상대 운동을 제공하는 단계로서, 상기 집중된 레이저 빔(11)은 상기 기하학적 주 전파 방향(PD)이 상기 주 조사 지점(12)에 그의 단부를 갖는 각 강모(4)의 상기 종방향 연장(LE)에 횡방향인 주 성분을 갖도록 지향되고, 상기 단부의 라운딩은 상기 집중된 레이저 빔(11)이 상기 단부를 가열하고 상기 단부를 부분적으로 용융시켜 라운딩된 단부를 형성하도록 함으로써 제공되는, 상기 단계; 및
    상기 경로(P)에 횡방향인 주 성분을 갖는 방향(L)을 따라서 상기 브러시 섹션(1')과 상기 주 조사 지점(12) 간의 상대 운동을 제공하고, 상기 복수의 강모(4)들의 단부들을 집중된 레이저 빔(11)에 순차적으로 적용하여, 단부가 라운딩된 강모들(4)을 갖는 브러시 섹션(1')을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단부의 라운딩 전에 기계식 커터(40)에 의해 각각의 강모(4)를 단부 커팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제3항에 있어서,
    상기 단부의 라운딩 전에 집중된 레이저 빔(11)의 수단에 의해 각각의 강모(4)를 단부 커팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단부가 가열되어 라운딩되는 동안 집중된 레이저 빔(11)의 수단에 의해 각각의 강모(4)를 단부 커팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브러시 섹션(1')을 제1 고정기(21)에 위치시키고, 상기 단부들의 단부 라운딩 및 단부 커팅 동안 상기 브러시 섹션(1')을 상기 제1 고정기(21)에 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    종축(L)을 따라 연장되는 브러시 스템(3) 및 상기 스템(3)에 의해 지지되고 주로 반경 방향(R)으로 상기 스템(3)으로부터 연장되는 복수의 강모들(4)을 포함하는 치간 브러시 섹션(1')을 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 집중된 레이저 빔(11)의 상기 주 조사 지점(12)과 상기 각 강모(4)의 단부 간의 상대 운동을 제공하는 단계는, 상기 단부가 상기 주 조사 지점(12)을 통과하는 원형 경로(P)로 각 강모(4)의 단부가 원형 경로(P)에서 종축(L) 주위를 스위핑하도록 상기 브러시 섹션(1')을 상기 종축(L)을 중심으로 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 주 조사 지점(12)과 상기 브러시 섹션(1') 간의 상대 운동을 제공하는 단계는, 상기 종축(L)을 따라 상기 주 조사 지점(12)의 상대 운동을 제공하고, 상기 복수의 강모들(4)의 상기 단부들을 상기 집중된 레이저 빔(11)에 순차적으로 적용하여, 단부 라운딩된 강모들(4)을 갖는 브러시 섹션(1')을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기하학적 주 전파 방향(PD)이 상기 주 조사 지점(12)에서의 상기 원형 경로(P)의 접선(P')에 대해 최대 45°의 각도(α, β)를 형성하도록 상기 집중된 레이저 빔(11)을 지향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 종축 (L)을 따라 상기 집중된 레이저 빔(11)의 상대 운동을 제공함으로써 집중된 레이저 빔(11)의 수단에 의해 각각의 강모(4)를 단부 커팅하여, 단부 라운딩을 위해 상기 종축(L)을 따라 상기 집중된 레이저 빔(11)의 상대 운동을 제공하기 전에 상기 복수의 강모(4)들을 커팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중된 레이저 빔(11)은 기하학적 집중 지점(12)에서 10-20000 W/mm2의 최대 강도를 갖는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중된 레이저 빔(11)을 0.01 내지 1.0 mm2의 영역을 갖는 기하학적 집중 지점(12)으로 집중시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중된 레이저 빔을 최대 폭(w1)에 직교하는 방향으로 폭(w2)의 2배 미만인 상기 최대 폭(w1)을 갖는 기하학적 집중 지점(12)에 집중시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중된 레이저 빔(11)을 100 내지 10000 μm 사이의 집중 깊이(fd)로 집중시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    100 내지 100,000 μs의 시간 기간 동안 각각의 강모 단부를 상기 집중된 레이저 빔(11)에 적용함으로써, 상기 단부를 가열하여 부분적으로 용융시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 복수의 강모들을 포함하는 브러시 섹션의 강모를 단부 라운딩하는 장치에 있어서,
    주 조사 지점(12)을 갖고 기하학적 주 전파 방향(PD)을 따라 전파하는 집중된 레이저 빔(11)을 제공하도록 구성되는 광학 장치 및 레이저 빔 소스를 포함하는 레이저(10),
    복수의 강모들(4)을 포함하는 브러시 섹션(1')을 유지하기 위한 고정기(21)로서, 상기 고정기(21)는 상기 각각의 강모(4)의 단부와 상기 집중된 레이저 빔(11)의 주 조사 지점(12) 간의 상대 운동을 제공하여, 상기 강모(4)의 종방향 연장(LE; longitudinal extension)에 횡방향인 주 성분을 갖는 경로(P)로 상기 주 조사 지점(12)에서 상기 집중된 레이저 빔(11)을 통해 상기 각 강모(4)의 단부가 이동되도록하는, 상기 고정기(21)를 포함하고,
    상기 집중된 레이저 빔(11)은 상기 기하학적 주 전파 방향(PD)이 상기 주 조사 지점(12)에 그 단부를 갖는 각 강모(4)의 상기 종 방향 연장(LE)에 횡방향인 주 성분을 갖도록 지향되어, 상기 집중된 레이저 짐(11)이 상기 단부를 가열하고 상기 단부를 부분적으로 용융시켜 라운딩된 단부를 형성함으로써 상기 단부의 라운딩이 제공되고,
    상기 장치는 주 성분이 상기 경로(P)에 횡방향인 방향(L)을 따라 상기 주 조사 지점(12)과 상기 브러시 섹션(1') 사이에 상대 운동을 제공하도록 구성되고, 상기 복수의 강모들(4)의 단부들을 상기 집중된 레이저 빔(11)이 순차적으로 적용하여, 단부 라운딩된 강모(4)를 갖는 브러시 섹션(1')을 제공하는, 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정기(21)는 각 강모(4)의 단부가 원형 경로 (P)에서 종축(L) 주위를 스윕하도록 브러시 섹션(1')을 종축(I)을 중심으로 회전시키도록 구성되고,
    상기 레이저(1)는, 각 강모(4)의 단부가 주 조사 지점(12)을 통과하는 원형 경로(P)에서 스위핑하도록, 상기 집중된 레이저 빔(11)이 상기 고정기(21)에서 브러시 섹션(1')의 강모들(4)을 향하도록 배향되고,
    상기 장치는 상기 집중된 레이저 빔(11)이 상기 복수의 강모(4)의 각 단부를 순차적으로 지향하도록 상기 종축(L)을 따라 상기 주 조사 지점(12)과 상기 고정기(21) 간의 상대 운동을 제공하도록 구성되는, 장치.
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