專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)球化機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)球化機(jī)。
光學(xué)球化機(jī)是對(duì)牙刷的刷絲實(shí)施球化的一種設(shè)備。經(jīng)球化機(jī)實(shí)施球化的牙刷稱(chēng)為“光學(xué)球頭牙刷”，即牙刷的刷絲的端頭都帶有一個(gè)球體(或橢球體)。由于這種帶有球頭的刷絲，就使得這種新型的牙刷具備有三種前所未有的奇特效果，即刷牙時(shí)不會(huì)損傷牙齦和牙釉，具有特別速潔牙齒的能力和對(duì)牙齦有指壓般的按摩作用。帶有球頭的刷毛，光潔園滑，刷牙時(shí)不僅具有極佳的口感，且其對(duì)齒齦的保護(hù)和保健作用更是顯而易見(jiàn)的，它從根本上解決了普通牙刷刷絲的鋒利端頭引起的刷牙時(shí)的疼痛和出血的難題，完全避免了水腫、牙釉質(zhì)磨損、牙齦損傷等一系列由刷牙引起的疾患。同時(shí)，又由于球頭刷絲的作用，大大地增強(qiáng)了牙刷的潔齒能力，刷絲的球頭，猶扣一把把耙子，刷牙時(shí)能極好地清除去牙齒上的菌斑和齒縫間的食物殘?jiān)?，從而有效地減少了齒齲和牙齒發(fā)炎，減少口腔氣味和改進(jìn)口腔衛(wèi)生。光學(xué)球頭牙刷另一個(gè)更為引人注目的功效是刷牙時(shí)球頭對(duì)牙齦所產(chǎn)生的指壓般的按摩作用，促進(jìn)了牙齦組織的血液循環(huán)和牙床的供血功能，對(duì)齒齦的保健和治療具有顯著的獨(dú)特效果。
綜上所述，光學(xué)球頭牙刷的優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的，因此，迫切需要一種能對(duì)牙刷的刷絲實(shí)施球化的加工機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種光學(xué)球化機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在光學(xué)球化機(jī)的工作臺(tái)上一直線地依次設(shè)有激光器、遮光器、聚焦器，在遮光器上設(shè)有散光器，聚焦器包括反射鏡和紅外透鏡，并安裝在二維掃描機(jī)構(gòu)上，整機(jī)由計(jì)算機(jī)控制。
本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是1.本機(jī)所球化的光學(xué)球頭牙刷絲的球頭質(zhì)量?jī)?yōu)越，光潔度好，球體尺寸可控，具有極佳的口感、手感和外觀質(zhì)感。
2.球化速度極快，達(dá)2000支－3000支／小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)牙刷，且牙刷刷絲的球化率和成品率均達(dá)100％。
3.球化過(guò)程中不需加任何輔料，不構(gòu)成對(duì)牙刷和工作環(huán)境的任何污染。
4.球化成本低廉，工作過(guò)程中僅需總電量為3瓩的電功率，故具有現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)前景。
5.整機(jī)的自動(dòng)化程度高，由微機(jī)多方位控制，光機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，操作方便，可靠，適用于大規(guī)模流水線生產(chǎn)。
以下結(jié)合附圖加以說(shuō)明。


圖1是光學(xué)球化機(jī)的外形示意圖。
圖2是光學(xué)球化機(jī)的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是光學(xué)球化機(jī)的工作過(guò)程原理圖。
如
圖1的整機(jī)外形所示，光學(xué)球化機(jī)由四大部份組成激光發(fā)生器〔1〕、工作主機(jī)〔2〕、工作臺(tái)及夾具〔3〕和電源及控制器〔4〕。
從總體來(lái)說(shuō)，如圖2所示，光學(xué)球化機(jī)的內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)包括激光發(fā)生器〔5〕、遮光器〔7〕、散熱器〔6〕、步進(jìn)馬達(dá)〔8〕、〔9〕、二維掃描機(jī)構(gòu)〔10〕、聚焦器〔11〕、牙刷〔14〕、工夾具〔15〕、工作臺(tái)〔16〕。聚光器包括轉(zhuǎn)折反射鏡〔12〕和紅外透鏡組〔13〕。激光器采用二氧化碳激光器、一氧化碳激光器、YAG激光器、釹玻璃激光器、氬離子激光器、金屬蒸汽激光器。激光束的光功率密度范圍為100w－500w／cm2。激光束模式為T(mén)EMOO模。二維掃描機(jī)構(gòu)的掃描速度范圍為5cm－20cm／s，光斑直徑為φ3－φ6mm。聚焦器的焦距為2－10cm，聚焦器的光束發(fā)散度為5°－12°。
圖2也示出了“光學(xué)球化機(jī)”的工作過(guò)程。牙刷刷絲的光學(xué)球化過(guò)程是一個(gè)激光與物質(zhì)相作用的光熱二維掃描作用過(guò)程。激光器〔5〕可選用與高分子材料具有強(qiáng)烈光熱作用的大功率激光器，如本機(jī)實(shí)施的實(shí)例是采用了一臺(tái)輸出功率為80W的CO2激光器，工作波長(zhǎng)為 10.6μm，光束模式為T(mén)EMOO模。由激光器〔5〕發(fā)出的激光束，首先將受到遮光器〔7〕的調(diào)制。遮光器〔7〕的功能是控制光束，即，在工件球化過(guò)程中導(dǎo)通光路，而在工件的裝、卸過(guò)程中遮斷光路，并把激光束引入散熱器〔6〕。遮光器〔7〕由光學(xué)反射鏡、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制器等部份組成。經(jīng)遮光器〔7〕引出的激光束進(jìn)入聚焦器〔11〕，在聚焦器中裝置有轉(zhuǎn)折反射鏡〔12〕和紅外透射鏡組〔13〕。透鏡組〔13〕的加入至關(guān)重要，選用適當(dāng)焦距的透鏡組，不僅能獲得牙刷刷絲球化所需的光功率密度閾值，而且可避免激光束對(duì)刷絲下部和刷柄的損傷。進(jìn)入透鏡組〔11〕前的光束直徑約為φ8mm，在采用了本機(jī)實(shí)施實(shí)例的焦距為50mm的透鏡組條件下，焦點(diǎn)處的光斑尺寸約為φ1mm，其功率密度達(dá)到2500w／cm2。經(jīng)透鏡組〔11〕出射的激光束會(huì)聚于焦點(diǎn)，并由焦點(diǎn)處發(fā)散，向下照射到牙刷的刷面〔14〕上。牙刷刷面〔14〕向上朝向聚焦器〔11〕，這時(shí)的光束發(fā)散角約為7°，到達(dá)牙刷刷面上的光斑尺寸為φ5mm，其光功率密度為350w／cm2。待球化的牙刷排列于牙刷的夾具盤(pán)〔15〕上，然后將夾具盤(pán)放入球化工作臺(tái)〔16〕上。光學(xué)掃描球化過(guò)程為二維掃描過(guò)程，這個(gè)二維運(yùn)動(dòng)過(guò)程可在同一平面上的“X－Y”二維方向上實(shí)施，也可以采用如圖2所示的本機(jī)實(shí)施的過(guò)程，即步進(jìn)馬達(dá)〔8〕通過(guò)傳送帶〔10〕帶動(dòng)聚焦器〔11〕作一維方向運(yùn)動(dòng)，而步進(jìn)馬達(dá)〔9〕通過(guò)傳動(dòng)部件帶動(dòng)工件盤(pán)〔15〕作另一維方向運(yùn)動(dòng)。在本機(jī)的實(shí)施實(shí)例中，光束掃描的尺寸范圍為55cm×12cm，一次過(guò)程，可球化標(biāo)準(zhǔn)牙刷120支。
激光與刷絲的光熱作用時(shí)間取決于光束掃描速度，這是本發(fā)明的一個(gè)最為重要參量之一。在本機(jī)實(shí)施的實(shí)例中，光束掃描的速度為8－15cm／s，對(duì)于不同材料和不同絲徑的刷絲應(yīng)選用不同的掃描速度。并且，在選定某一種刷絲后，在球化過(guò)程中，應(yīng)對(duì)掃描速度的精度作精細(xì)控制，其誤差不得大于幾個(gè)毫米／秒。
整個(gè)光學(xué)球化過(guò)程由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)執(zhí)行，圖3示出了工作過(guò)程原理。
計(jì)算機(jī)〔17〕通過(guò)遮光器的控制器〔18〕控制著遮光器〔19〕的通光和遮光過(guò)程，使之與工件球化過(guò)程和裝卸過(guò)程相協(xié)調(diào)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)〔17〕，通過(guò)指令，分別經(jīng)由放大器〔20〕、〔23〕，步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)源〔21〕、〔24〕而控制兩只步進(jìn)馬達(dá)〔22〕和〔25〕，再經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束的掃描速度，掃描次序和掃描范圍的控制。計(jì)算機(jī)〔17〕也通過(guò)斷水、過(guò)流保護(hù)控制器〔28〕來(lái)控制激光器電源〔27〕，而使得激光器〔26〕功率穩(wěn)定，并能阻止由于斷水或過(guò)流(電流過(guò)大)而意外事故而損壞激光器。整個(gè)球化過(guò)程的各種工作狀態(tài)，也由計(jì)算機(jī)〔17〕控制并顯示于工作狀態(tài)顯示器〔29〕中。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)球化機(jī)，其特征在于工作臺(tái)上一直線地依次設(shè)有激光器[5]，遮光器[7]，聚焦器[11]，在遮光器上設(shè)有散光器[6]，聚焦器包括反射鏡[12]和紅外透鏡[13]，并安裝在二維掃描機(jī)構(gòu)上，整機(jī)由計(jì)算機(jī)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)球化機(jī)，其特征在于所說(shuō)的激光器采用二氧化碳激光器，一氧化碳激光器，YAG激光器，釹玻璃激光器，氬玻璃激光器，金屬蒸汽激光器，激光束的光功率密度范圍為100w－500w／cm2，激光束模式為T(mén)EMOO?；虻碗A模。
專(zhuān)利摘要一種光學(xué)球化機(jī)。它包括激光器、遮光器、散熱器、聚焦器、二維掃描機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)。激光器采用二氧化碳激光器、一氧化碳激光器、YAG激光器、釹玻璃激光器、氬離子激光器、金屬蒸汽激光器。激光束的光功率密度范圍為100W—500W/cm
文檔編號(hào)A46D1/00GK2135282SQ92208259
公開(kāi)日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1992年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月24日
發(fā)明者馬養(yǎng)武 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)