WO2019153383A1 - 耳道形态模化制作装置和方法 - Google Patents

Abstract

耳道形态模化制作装置，包括密闭腔室（1）、耳样阴模（3）、紫外灯（4）和喷涂系统（5）。耳样阴模（3）和紫外灯（4）均位于密闭腔室（1）内。所述喷涂系统（5）包括雾化喷头（51），雾化喷头（51）可伸入到耳样阴模（3）内或离开耳样阴模（3）。制作方法该包括如下步骤：S1、制作耳样阴模（3），并将耳样阴模（3）固定于密闭腔室（1）内；S2、向耳样阴模（3）内喷涂光敏纳米原材料；S3、以紫外灯（4）照射固化喷涂的原材料；S4、取出外壳，得到成品。本发明提供了一种可高效做出超薄的壳体的装置和方法。

Description

耳道形态模化制作装置和方法 技术领域

本发明涉及助听器外壳的制作装置和制作方法，特别涉及一种耳道形态模化制作装置和方法。

背景技术

随着人们健康意识的提高和生活质量的改善，越来越多人使用各种耳机聆听音乐，有听力损伤的人群也乐意接受使用助听器来提高可听度和清晰度，而为了聆听质量的提高和拥有更隐蔽外观，耳机或助听器的外壳均需依据使用者的耳道形状进行定制，这些外壳称为定制式外壳，然后把芯片、麦克风、喇叭等零部件嵌入外壳内即可制成格式耳机或助听器等入耳装置。整个定制过程中，外壳的制作十分讲究，因为直接影响使用者的佩戴舒适性和聆听感受。传统的外壳是纯手工制作的，工程师对耳样进行精确的切割、打磨、挂蜡、做琼脂模、阴模、紫外光照射等步骤来完成，制作过程耗费的时间较长，使用者要等待漫长的时间才能拿到属于自己的定制耳机，想要提高效率，销售商则需要配置多名工程师才能满足日益增长的用户需求。另外由于是人手操作，工程师的经验和技艺不尽相同，可能使壳体的外观及厚度达不到理想要求，往往制作出来的壳体较厚，最终导致机身变大而不美观，若控制不好太薄了又容易破裂不耐用。

近年来市面上出现了3D打印技术，一些销售商开始使用3D打印设备制作外壳，可大大缩短助听器定制的时间和减少人员投入，若配备上高精度的3D打印机甚至可制作出超薄的壳体。然而一台3D打印机价格并不便宜，从数万到数十万元不等，制作出的壳体不一定比纯手工制作的好，而想要制作出高精度超薄的外壳的话，则要引进国外先进技术的3D打印机，成本投入相当巨大，并不是国内绝大部分助听器销售商的首选，相比之下国内更多耳机或助听器销售商仍然采用纯手工的制作方法。

发明内容

本发明提供了一种喷涂式的、高效率、低成本的耳道形态模化制作装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供了耳道形态模化制作装置，包括密闭腔 室、耳样阴模、紫外灯和喷涂系统，所述耳样阴模和紫外灯均位于密闭腔室内，所述喷涂系统包括雾化喷头，所述雾化喷头可伸入到耳样阴模内或离开耳样阴模。由此，喷涂系统将雾化的光敏纳米原材料喷涂到耳样阴模内形成薄膜，再由紫外灯照射使薄膜硬化成壳体结构。

在一些实施方式中，耳道形态模化制作装置还包括升降机构和阴模容器，所述升降机构包括升降动力机构和升降平台，所述升降平台固定于升降动力机构上端，所述阴模容器固定于升降平台上侧，所述耳样阴模固定于阴模容器上部。由此，雾化喷头呈固定设置，升降机构带动阴模容器上的耳样阴模升降可使雾化喷头可伸入到耳样阴模内或离开耳样阴模。

在一些实施方式中，耳道形态模化制作装置还包括镜面反光板，所述紫外灯固定于升降平台上侧，所述镜面反光板固定于密闭腔室内的上部并可将紫外灯发射的光反射到耳样阴模内。由此，镜面反光板可反射光线至阴模内，使喷涂材料快速凝固。

在一些实施方式中，所述喷涂系统还包括原材料罐、气压泵、电磁阀和喷头连接管，所述喷头连接管固定设置，所述原材料罐和气压泵均与喷头连接管的一端连接，所述雾化喷头固定于喷头连接管的另一端，所述电磁阀安装于喷头连接管。

在一些实施方式中，耳道形态模化制作装置还包括控制系统，所述控制系统分别与升降机构、紫外灯和喷涂系统电性连接。

在一些实施方式中，所述控制系统包括主控装置和均与主控装置电性连接的压力传感器、限位传感器和定时器，所述压力传感器与雾化喷头连接，所述限位传感器与升降机构对应，所述定时器与紫外灯连接。

在一些实施方式中，耳道形态模化制作装置还包括升降机构，所述升降机构与雾化喷头连接并可带动雾化喷头升降。

根据本发明的一个方面，耳道形态模化制作方法，包括如下步骤：

S1、制作耳样阴模，并将耳样阴模固定于密闭腔室内；

S2、向耳样阴模内喷涂原材料：雾化喷头伸入到耳样阴模内进行喷涂，将光敏纳米原材料附着于阴模的内壁；

S3、固化喷涂的原材料：雾化喷头离开耳样阴模和密闭腔室，开启紫外灯照射耳样阴模内的光敏纳米原材料并使之固化得到薄壁外壳；

S4、重复步骤S2和S3直到外壳达到预定的厚度，后取出外壳，得到成品。

在一些实施方式中，所述步骤S1制作耳样阴模的进一步包括如下步骤：

1.1获取使用者的外耳道形状，制作阳模；

1.2将水和石膏粉搅拌成糊状制成石膏浆，将阳模浸入石膏浆中，待石 膏浆固化后取出阳模，得到石膏耳样阴模。

由此，以石膏材料制作耳样阴模，成本低，光滑且不透光，涂料的附着性好。

在一些实施方式中，所述步骤S2中光敏纳米原材料附着于阴模的内壁的厚度为0.04～0.06毫米，所述重复步骤S2和S3的次数为3～6次，所述外壳的最终厚度为0.2～0.3毫米。

本发明的有益效果：提供了一种喷涂式耳道形态模化的生产装置和方法，改变传统手工制作外壳的工作量大、效率低、壳体厚度难掌控等问题，也解决了国内中小型耳机或助听器销售商无需引入高昂费用的设备，也可高效做出超薄的壳体，为国内定制助听器产业提供一种低投入高产出的定制式外壳产品制作方法。

附图说明

图1为本发明一实施方式的耳道形态模化制作装置的结构示意图；

图2为图1所示耳道形态模化制作装置的控制系统图；

图3为本发明另一实施方式的耳道形态模化制作装置的结构示意图；

图4为本发明一实施方式的耳道形态模化制作方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1和图2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的耳道形态模化制作装置。

参照图1和图2，耳道形态模化制作装置包括密闭腔室1、升降机构2、耳样阴模3、紫外灯4、喷涂系统5、阴模容器6、镜面反光板7和控制系统8。通过喷涂系统5将雾化后的光敏纳米原材料喷涂到耳样阴模3内形成薄膜，再由紫外灯4照射使薄膜硬化成壳体结构的助听器外壳。本发明为助听器订制外壳的生产提供了一种快速高效的生产设备。

耳样阴模3、阴模容器6和紫外灯4均位于密闭腔室1内，密闭腔室1设有可打开和关闭的腔室门，以便向密闭腔室1内放入或取出耳样阴模3和阴模容器6。耳样阴模3固定于阴模容器6。控制系统8分别与升降机构2、紫外灯4和喷涂系统5电性连接并控制升降机构2和喷涂系统5的动作以及紫外灯4的开启和关闭。

升降机构2固定于密闭腔室1的下侧，升降机构2包括升降动力机构21和升降平台22。升降平台22固定于升降动力机构21上端。升降动力机 构21以马达带动可带动升降平台22升降运行。阴模容器6固定于升降平台22的上侧，升降平台22上有可容纳阴模容器6的凹槽，可便于将阴模容器6固定在升降平台22上。耳样阴模3则位于阴模容器6上部，耳样阴模3的上端开口，可便于雾化喷头51伸入到耳样阴模3内。

喷涂系统5包括雾化喷头51、原材料罐52、气压泵53、电磁阀54和喷头连接管55。雾化喷头51与耳样阴模3对应，雾化喷头51可设置5个精细的出雾口，每个出雾口的直径为0.2毫米，可使喷雾均匀分散。原材料罐52用于储存有喷涂材料，可用于添加材料和把材料输送至雾化喷头。气压泵53用于输送压缩空气到雾化喷头51，通过控制气压泵53的压力以调节合适的材料流量，以控制壳体的厚度。喷头连接管55的位置固定并竖直设置，原材料罐52和气压泵53均与喷头连接管55的上端连接，雾化喷头51固定于喷头连接管55的下端。电磁阀54安装于喷头连接管55，可控制雾化喷头51的喷涂时间。

紫外灯4固定于升降平台22上侧，镜面反光板7固定于密闭腔室1内的上部并可将紫外灯4发射的光反射到耳样阴模3内。镜面反光板7和密闭腔室1上设有可供雾化喷头51穿过的通孔。紫外灯4的控制开关可设置在升降机构2的底部并位于升降平台22的下方，当升降平台22置于最底部时触碰控制开关，紫外灯4开启，升降平台22上升离开底部，紫外灯4则关闭。

控制系统8包括主控装置81和均与主控装置81电性连接的压力传感器82、限位传感器83、定时器84和上位机85。主控装置81采用CPU控制，喷涂系统5的气压泵53和电磁阀54分别与主控装置81电性连接并受主控装置81控制。主控装置81可通过三路驱动器86分别与气压泵53、电磁阀54和升降机构2的马达电性连接。压力传感器82与雾化喷头51连接并可传送雾化喷头51的压力信号到主控装置81，主控装置81可根据该压力信号控制气压泵53的压力以调节喷涂压力。限位传感器83可安装于升降机构2旁并与升降机构2对应，可限制耳样阴模3的升降位置。定时器84与紫外灯4连接，定时器84用于控制紫外灯4的开启和关闭时间以控制紫外光照射耳样阴模3内的原材料的时间。主控装置81可通过USB接口与上位机85连接，可通过上位机85设置喷涂参数和进行过程控制。

实施例2

图3示意性地显示了根据本发明的另一种实施方式的耳道形态模化制作装置。

参照图3，耳道形态模化制作装置包括密闭腔室1、升降机构2、耳样阴模3、紫外灯4、喷涂系统5、阴模容器6和控制系统8。通过喷涂系统5 将雾化后的光敏纳米原材料喷涂到耳样阴模3内形成薄膜，再由紫外灯4照射使薄膜硬化成壳体结构的助听器外壳。

耳样阴模3、紫外灯4、阴模容器6均位于密闭腔室1内，密闭腔室1设有可打开和关闭的腔室门，以便向密闭腔室1内放入或取出耳样阴模3和阴模容器6。耳样阴模3固定于阴模容器6的上部。控制系统8分别与升降机构2、紫外灯4和喷涂系统5电性连接并控制升降机构2和喷涂系统5的动作以及紫外灯4的开启和关闭。

喷涂系统5包括雾化喷头51、原材料罐52、气压泵53、电磁阀54和喷头连接管55。雾化喷头51与耳样阴模3对应，雾化喷头51可设置5个精细的出雾口，每个出雾口的直径为0.2毫米，可使喷雾均匀分散。原材料罐52用于储存有喷涂材料，可用于添加材料和把材料输送至雾化喷头。气压泵53用于输送压缩空气到雾化喷头51，通过控制气压泵53的压力以调节合适的材料流量，以控制壳体的厚度。喷头连接管55的位置固定并竖直设置，原材料罐52和气压泵53均与喷头连接管55的上端连接，雾化喷头51固定于喷头连接管55的下端。电磁阀54安装于喷头连接管55，可控制雾化喷头51的喷涂时间。

升降机构2与雾化喷头51连接并能带动雾化喷头51升降运行，升降动力机构21可以马达带动。阴模容器6固定于密闭腔室1的底板11的上侧，底板11上有可容纳阴模容器6的凹槽，可便于将阴模容器6固定在底板11上。耳样阴模3则位于阴模容器6上部，耳样阴模3的上端开口，可便于雾化喷头51伸入到耳样阴模3内。

紫外灯4固定于密闭腔室1的顶板12下侧，密闭腔室1的顶板12上设有可供雾化喷头51穿过的通孔。

控制系统8包括主控装置81和均与主控装置81电性连接的压力传感器82、限位传感器83、定时器84和上位机85。主控装置81采用CPU控制，喷涂系统5的气压泵53和电磁阀54分别与主控装置81电性连接并受主控装置81控制。压力传感器82与雾化喷头51连接并可传送雾化喷头51的压力信号到主控装置81，主控装置81可根据该压力信号控制气压泵53的压力以调节喷涂压力。限位传感器83可安装于升降机构2旁并与升降机构2对应，可限制耳样阴模3的升降位置。定时器84与紫外灯4连接，定时器84用于控制紫外灯4的开启和关闭时间以控制紫外光照射耳样阴模3内的原材料的时间。主控装置81可通过USB接口与上位机85连接，可通过上位机85设置喷涂参数和进行过程控制。

实施例3

图4示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的耳道形态模化制作 方法的工艺流程图。

参照图4，耳道形态模化制作方法，包括如下步骤：

S1、制作耳样阴模3：

1.1获取使用者的外耳道形状，制作阳模；在使用者外耳道同时注入A、B胶混合物，AB胶混合后在常温下2-5分钟固化，然后从使用者耳道中取出固化的胶体，获得与耳道同样形态的耳模，即“阳模”。然后，根据耳机芯片、喇叭、麦克风等单元的体积，对阳模进行切割、修饰，以保证后期制作耳机外型美观。

1.2将水和石膏粉搅拌成糊状制成石膏浆并注入阴模容器6内，阴模容器6优选采用圆柱型，可受热均匀，材料能更快凝固。将阳模以出声口(耳道内侧)朝下的方向浸入石膏浆中，将阴模容器6置于微波炉中中等火加热1分钟或将阴模容器6静置2～5分钟，待石膏浆固化，后取出阳模，得到石膏耳样阴模。后将耳样阴模3固定于密闭腔室1内。

S2、启动升降机构2使雾化喷头51伸入到耳样阴模3内，再开启喷涂系统5对耳样阴模3的内壁进行喷涂，将光敏纳米原材料以及其他颜料雾化后喷涂附着于阴模3的内壁形成薄膜。通过调节射流压力和喷雾时程调节雾化状态和喷涂厚度；喷雾压力可选择1个大气压以上范围的1.1、1.2、1.3…2.0、3.0等倍数大气压数值，喷雾时程可选择每100毫秒的步进，限定一次喷雾所产生的壁厚，喷雾壁厚小光化时程短，可提高制作效率。雾化喷头51可采用吸入式雾化结构，喷射气压和光固化材料出口均可手动调节或通过微型电机控制气流口径控制流量，便于在工作前进行雾化检验，调控喷出雾化效果。一次喷涂的厚度可为0.04～0.06毫米，优选为0.05毫米。

光敏纳米原材料是以含有乙烯基的聚合物30％-60％(如不饱和聚酯、丙烯酸化聚合物等)为基料，以活性单体为交联剂40％-60％(活性稀释剂)、以容易光分解的化合物为光敏剂1％-5％、以其他辅助材料制成0.2％-0.5％。通过紫外光照射引起产生游历基反映而固化。混合0.5％的纤维素作为辅助材料可增加外壳弹性和柔顺性，混合0.2％的钛粉作为辅助材料可增加外壳的防腐蚀性和抗裂性，使外壳做得更薄。

S3、雾化喷头51离开耳样阴模3和密闭腔室1，开启紫外灯4照射耳样阴模3内的光敏纳米原材料并使之固化得到薄壁外壳；

S4、重复步骤S2和S3直到外壳达到预定的厚度，后切开石膏取出外壳，得到成品。喷涂的次数可根据需要选择为3～6次。外壳的最终厚度为0.2～0.3毫米，目前市面上外壳的厚度一般为0.4～0.5毫米。

本发明的耳道形态模化制作方法制作出的外壳外壁完全符合阳模的型 态，光滑且毫厘不差；光固化材料可以混合其他颜料定制颜色、增加美观和个性需求；与人耳贴合性好。而外壳腔内用于放置元器件，对内壁表面没有要求容错性很好每次雾化和光固化的时间合计不超过2分钟，极大地减少了外壳制作时间。

本发明提供的耳道形态模化制作装置和方法可高效做出超薄的壳体，为国内定制助听器产业提供一种低投入高产出的定制式外壳产品制作装置和方法。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (10)

1. 耳道形态模化制作装置，其特征在于，包括密闭腔室(1)、耳样阴模(3)、紫外灯(4)和喷涂系统(5)，所述耳样阴模(3)和紫外灯(4)均位于密闭腔室(1)内，所述喷涂系统(5)包括雾化喷头(51)，所述雾化喷头(51)可伸入到耳样阴模(3)内或离开耳样阴模(3)。
2. 根据权利要求1所述的耳道形态模化制作装置，其特征在于，还包括升降机构(2)和阴模容器(6)，所述升降机构(2)包括升降动力机构(21)和升降平台(22)，所述升降平台(22)固定于升降动力机构(21)上端，所述阴模容器(6)固定于升降平台(22)上侧，所述耳样阴模(3)位于阴模容器(6)上部。
3. 根据权利要求2所述的耳道形态模化制作装置，其特征在于，还包括镜面反光板(7)，所述紫外灯(4)固定于升降平台(22)上侧，所述镜面反光板(7)固定于密闭腔室(1)内的上部并可将紫外灯(4)发射的光反射到耳样阴模(3)内。
4. 根据权利要求1、2或3所述的耳道形态模化制作装置，其特征在于，所述喷涂系统(5)还包括原材料罐(52)、气压泵(53)、电磁阀(54)和喷头连接管(55)，所述喷头连接管(55)固定设置，所述原材料罐(52)和气压泵(53)均与喷头连接管(55)的一端连接，所述雾化喷头(51)固定于喷头连接管(55)的另一端，所述电磁阀(54)安装于喷头连接管(55)。
5. 根据权利要求4所述的耳道形态模化制作装置，其特征在于，还包括控制系统(8)，所述控制系统(8)分别与升降机构(2)、紫外灯(4)和喷涂系统(5)电性连接。
6. 根据权利要求5所述的耳道形态模化制作装置，其特征在于，所述控制系统(8)包括主控装置(81)和均与主控装置(81)电性连接的压力传感器(82)、限位传感器(83)和定时器(84)，所述压力传感器(82)与雾化喷头(51)连接，所述限位传感器(83)与升降机构(2)对应，所述定时器(84)与紫外灯(4)连接。
7. 根据权利要求1所述的耳道形态模化制作装置，其特征在于，还包括升降机构(2)，所述升降机构(2)与雾化喷头(51)连接并可带动雾化喷头(51)升降。
8. 耳道形态模化制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

   S1、制作耳样阴模(3)，并将耳样阴模(3)固定于密闭腔室(1)内；

   S2、向耳样阴模内喷涂原材料：雾化喷头(51)伸入到耳样阴模(3)内进行喷涂，将光敏纳米原材料附着于阴模(3)的内壁；

   S3、固化喷涂的原材料：雾化喷头(51)离开耳样阴模(3)和密闭腔室(1)，开启紫外灯(4)照射耳样阴模(3)内的光敏纳米原材料并使之固化得到薄壁外壳；

   S4、重复步骤S2和S3直到外壳达到预定的厚度，后取出外壳，得到成品。
9. 根据权利要求8所述的耳道形态模化制作方法，其特征在于，所述步骤S1制作耳样阴模(3)的进一步包括如下步骤：

   1.1获取使用者的外耳道形状，制作阳模；

   1.2将水和石膏粉搅拌成糊状制成石膏浆，将阳模浸入石膏浆中，待石膏浆固化后取出阳模，得到石膏耳样阴模。
10. 根据权利要求8所述的耳道形态模化制作方法，其特征在于，所述步骤S2中光敏纳米原材料附着于阴模(3)的内壁的厚度为0.04～0.06毫米，所述重复步骤S2和S3的次数为3～6次，所述外壳的最终厚度为0.2～0.3毫米。

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