專利名稱：刷子的制造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牙刷等刷子的制造方法。
作為不使用平線的已有技術(shù)，有以下3種方式。
(1)型式I特公平6-16725、USP4635313將毛束插入具有毛束插孔的成形用金屬模(模穴)的毛束插孔內(nèi)，向毛束基部填充塑料材料。因此，能一體化地制造牙刷把部分。但在模穴的構(gòu)成上，填充塑料材料時塑料材料很容易從毛束插孔泄漏出來。為了制止這種現(xiàn)象，將塑料材料的毛束基部熔融形成圓形，但也不能充分塞住毛束插孔，例如，在提高成形壓力時，塑料材料很容易從毛束插孔的間隙泄漏出來。
(2)型式IIUSP 5458400、特開平9-182632將毛束插入具有預(yù)成形的多個植毛孔的塑料板上，再將毛束和塑料板插入金屬模中，將基板的開口部分用塑料材料進(jìn)行填充的方法。這種方法和上述型式I的方法一樣，填充的塑料會從毛束插孔的間隙產(chǎn)生泄漏。
(3)型式III特公平6-46962將具有植毛孔的基板植毛孔部與毛束基部的雙方加熱后緊密粘合，使毛束鉚接在該基板上的方法。雖然植毛方式簡捷方便，但毛束的固定發(fā)面很容易產(chǎn)生質(zhì)量問題。
近來，在口腔衛(wèi)生上，可望一種牙垢去除性、牙間清潔性、對牙齦按摩效果都很好的牙刷。為了制造功能性高的牙刷，對于牙刷把和植毛部分進(jìn)行了種種有創(chuàng)意的改進(jìn)。本發(fā)明就是涉及植毛方法的改進(jìn)。
根據(jù)植毛方法，牙刷的毛束性能不同，但最近的趨向是對于一個牙刷的植毛方法趨于多樣化。即，將毛束強(qiáng)度、毛束大小、用毛粗度、根數(shù)、植入毛束的面積和形狀等，都作為研究對象進(jìn)行研究。使用者的要求也細(xì)分化，與牙垢相對應(yīng)的牙刷、牙齦刷洗性好的牙刷，等等各種型式的牙刷都已上市。若說到牙刷的設(shè)備，可望用同一種設(shè)備就能制造各種規(guī)格的，易于更換品種的設(shè)備。
作為對牙刷植毛方法的主要技術(shù)要素，可舉出如下。
(1)可隨意設(shè)定毛束角度(傾斜植毛)。
(2)可隨意設(shè)定毛束端部的形狀。
(3)可將植毛基部減薄。
(4)在植毛孔附近沒有溢料。
(5)設(shè)備小型，且易于更換品種。
本發(fā)明不使用平線，就能制造出滿足上述技術(shù)要素的牙刷。
在不使用平線的牙刷中，進(jìn)行傾斜植毛的技術(shù)還不能說充分完成。例如，WO99/23910A1、WO01/13762A1、WO01/14117A1中公開了具有傾斜毛束的牙刷。該制造方法是已有技術(shù)記載的型式I方法。即，將毛束插入毛束插孔后，與形成毛束基部側(cè)牙刷本體部分的成形模穴的金屬模構(gòu)件組合后，向模穴內(nèi)注入塑料材料。這種方法中，為抑制從毛束插孔注入的塑料材料泄漏，有以下2種方法，即，i)提高向毛束插孔的用毛的填充密度，ii)堵塞毛束插孔的方法。由于制造牙刷的植毛基部在使用時成為露出部分，所以上述ii)的方法難以適用。而上述i)的方法在使用預(yù)先切斷的用毛時，很難以高密度將毛束插入毛束插孔。
特開平9-182632中公開了一種方法，即，一旦將植毛的毛束保持在毛束插入用貫通孔內(nèi)后，再插入一次成形手把部分的毛束插孔內(nèi)的方法。這時，利用用毛擠壓桿，通過錐形孔插入毛束插孔內(nèi)。這種方法是將整個毛束一次插入，植毛的毛束相對于植毛基部也不傾斜。因此，對以高密度將毛束插入毛束插孔內(nèi)沒有采取充分的對策。也不適于隨意設(shè)定毛束角度、隨意設(shè)計毛束端部的形狀的本發(fā)明的目的。
在USP 4693519和USP 4255224中公開了一種方法，即，從切斷用毛備料將用毛挑入(Pick-up)套筒內(nèi)并植毛在毛束插孔內(nèi)的方法。在這些發(fā)明中公開了傾斜植入毛束的方法。然而，在該方法中，挑入時用毛根數(shù)很容易產(chǎn)生誤差，也難以提高用毛的填充密度。為此，在植毛毛束插孔間易形成間隙，產(chǎn)生溢流的因素?zé)o法消除。在該方法中也沒有講述隨意對毛束端部的形狀進(jìn)行整形的方法。
另一方面，已知為了將一定數(shù)量且高密度的用毛挑入毛束插孔內(nèi)，需要從卷筒(reel)插入。特開平7-194433中公開了一種方法，即由卷筒供給用毛，切割成適宜長度后，提高毛束的填充密度而且對毛束端部進(jìn)行整形的方法。即，使用壓縮裝置進(jìn)行階段性壓縮，在壓縮的同時，對毛束端部進(jìn)行整形，使其中央部分形成突出。這種方法需要壓縮裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜。進(jìn)行整形的毛束端部形狀也存在界限。這種方法雖然可適用于傾斜植毛，但在傾斜方向上需要配置供給用毛的卷筒(reel)。為此，卷筒彼此間或者用毛路徑的接觸和交差問題會限制植毛的方向(傾斜的方向)。
本發(fā)明的另一課題是隨意對毛束端部的形狀進(jìn)行整形。
本發(fā)明是將用毛毛束插入毛束插孔后，植設(shè)在樹脂材料中的刷子制造方法，即，備有與毛束插孔的剖面形狀和剖面積相對應(yīng)的各個套筒，將用毛導(dǎo)入套筒內(nèi)，利用擠壓裝置將該套筒內(nèi)的毛束插入相對應(yīng)的各個毛束插孔內(nèi)。
本發(fā)明是將用毛毛束插入毛束插孔后，植設(shè)在樹脂材料中的刷子制造裝置，即，具有與毛束插孔的剖面形狀和面積相對應(yīng)的各個導(dǎo)入用毛的套筒，以及將各個套筒內(nèi)的毛束分別插入相對應(yīng)的各個毛束插孔中的擠壓裝置。
本說明書中，套筒的孔軸、毛束插孔的孔軸、植毛孔的孔軸中使用的「孔軸」一詞是指在這些孔中保持用毛時用毛長度方向的方向。本說明書中，毛束插孔的剖面形狀、套筒的孔剖面、毛束插孔的剖面積中使用的「孔的剖面」一詞是指在這些孔中保持用毛時與用毛長度方向成垂直面的剖面。
附圖的簡單說明

圖1是牙刷制造裝置的正面圖。
圖2是圖1的平面圖。
圖3表示具有毛束保持器具和握把部分的基板，(A)是毛束保持器具的剖面圖，(B)是(A)的平面圖，(C)是基板的平面圖。
圖4表示取出毛束的工序、(A)是豎管(Stack)和套筒的剖面圖，(B)是套筒和擠壓桿的立體圖。
圖5表示毛束插入的準(zhǔn)備工序，(A)是將基板設(shè)置在毛束保持器具狀態(tài)的剖面圖，(B)是基板植毛孔的剖面圖，(C)是基板的立體圖。
圖6表示毛束插入工序，(A)是由小徑套筒形成的毛束插入狀態(tài)的剖面圖，(B)是由大徑套筒形成的毛束插入狀態(tài)的剖面圖。
圖7是向數(shù)個孔軸方向的不同毛束插孔插入毛束狀態(tài)的剖面圖。
圖8表示毛束端部整形工序，(A)是圓角狀整形例的剖面圖、(B)是階段狀整形例的剖面圖。
圖9表示毛束插入完畢的狀態(tài)，(A)是整體剖面圖、(B)是重要部分剖面圖。
圖10表示毛束基部熔融工序、(A)是整體剖面圖、(B)是重要部分剖面圖。
圖11表示基板背面的填充工序，(A)是毛束保持器具插入狀態(tài)的剖面圖，(B)是填充狀態(tài)的剖面圖。
圖12是向數(shù)個孔軸方向的不同毛束插孔插入毛束狀態(tài)另一例的剖面圖。
圖13表示不具有握把部分的基板，(A)是毛束插入狀態(tài)的剖面圖、(B)是基板背面填充狀態(tài)的剖面圖。
圖14表示基板的折斷強(qiáng)度，(A)是具有握把部分基板例的剖面圖，(B)是不具有握把部分基板例的剖面圖。
圖15表示金屬模中具有毛束插孔的形式，(A)是毛束插入狀態(tài)的剖面圖，(B)是毛束插入完畢狀態(tài)的剖面圖。
圖16表示毛束基部熔融和金屬模填充樹脂的工序，(A)是毛束基部熔融狀態(tài)的剖面圖，(B)是向金屬模填充樹脂狀態(tài)的剖面圖。
實施發(fā)明的最佳方案牙刷制造裝置10是將用毛1的毛束2插入基板3的植毛孔4中后，向基板3的背面填充樹脂5，制造牙刷6的裝置。牙刷制造裝置10的構(gòu)成，包括基板成形機(jī)、基板輸送裝置、毛束插入裝置、毛束基部熔融裝置、基板背面填充成形機(jī)。
牙刷制造裝置10中，毛束插入裝置20構(gòu)成如圖1～圖3所示，在臺架20A上具有用毛供給裝置21、毛束保持器具·保持·移動裝置22、套筒·保持·移動裝置23、毛束擠壓裝置24，按如下工作。
(用毛供給裝置21)用毛供給裝置21具有盛放切斷的用毛1的豎管30。豎管30，由加壓裝置31加壓，在導(dǎo)槽32內(nèi)壓密成一定密度。這樣，由下述的套筒60穩(wěn)定植設(shè)密度，毛束基部熔融擠壓時，用毛不會混亂，和基板3背面填充時，樹脂不會從毛束插孔間隙中泄漏(溢流)。
(毛束保持器具·保持·移動裝置22)毛束保持器具·保持·移動裝置22具有保持確定并固定基板3位置的毛束保持器具40的保持裝置41，這種保持裝置41設(shè)在輸送臺42上。毛束保持器具·保持·移動裝置22將伺服電機(jī)43的旋轉(zhuǎn)力由聯(lián)軸器44通過螺桿裝置45傳遞給輸送臺，可使輸送臺42沿著導(dǎo)軌向水平方向的X方向移動。圖2表示將毛束保持器具40插入保持裝置41中的時刻，為了植設(shè)毛束，毛束保持器具40沿X方向移動。
毛束保持器具40(圖3(A))具有上段分割體51、中段分割體52、下段分割體53、彈簧54。上段分割體51具有確定并保持基板3位置的凹部(或凸部)51A、和與基板3的植毛孔4相對應(yīng)的毛束插孔55(55A)。中段分割體52具有與上段分割體51的毛束插孔55(55A)相連的毛束插孔55(55B)。毛束插孔55B具備下面詳述的整形孔56。
當(dāng)毛束保持器具40固定在輸送臺42上時，滑動驅(qū)動機(jī)構(gòu)部57使中段分割體52向毛束插孔55的孔軸交叉方向滑動，使中段分割體52的毛束插孔55B的孔軸與上段分割體51的毛束插孔55A相對應(yīng)。當(dāng)毛束2插入毛束保持器具40的毛束插孔55(55A、55B)中時，滑動驅(qū)動機(jī)構(gòu)部解除，彈簧54使中段分割體52滑動到原來位置并固定毛束2，隨后在輸送、熔融擠壓、背面填充的各個工序中保持住毛束2。
(套筒·保持·移動裝置23)套筒·保持·移動裝置23保持套筒60，并向水平方向的Y方向和垂直方向的Z方向移動。伺服電機(jī)61的旋轉(zhuǎn)力由聯(lián)軸器62通過螺桿裝置63傳遞到橫行臺64，使橫行臺64沿導(dǎo)軌向Y方向移動。橫行臺64搭載保持套筒60的升降裝置65，升降裝置65向Z方向移動，通過向Z方向的移動，由套筒60取出毛束、向基板3靠近移動并使毛束植入基板3。在支撐套筒60的機(jī)構(gòu)之間備有套筒旋轉(zhuǎn)裝置66，以控制套筒60的角度。圖2表示由套筒60取出毛束的時刻，套筒60向Y方向移動并使毛束植入基板3。
(毛束擠壓裝置24)毛束擠壓裝置24，在升降裝置65上搭載擠壓桿71的驅(qū)動裝置72。擠壓桿71能將套筒60內(nèi)的毛束2向基板3的植毛孔4擠壓。擠壓桿71具有下述的整形端73。
因此，毛束插入裝置20具備如下特征的構(gòu)成。
①將基板3保持在毛束保持器具40上。
②由向Z方向移動的套筒60取出儲存已切斷用毛的豎管30內(nèi)的用毛1。
③將套筒60內(nèi)的毛束植設(shè)在基板3上時，為了使基板3和套筒60在X方向和Y方向上確定位置，具有毛束保持器具·保持·移動裝置22和套筒·保持·移動裝置23。
④利用擠壓桿21將套筒60內(nèi)的用毛植設(shè)在基板3和毛束保持器具40中。
⑤向毛束保持器具40插入用毛時，使用設(shè)在毛束插孔55端部的整形孔55和設(shè)在擠壓桿71端部的整形端73，在毛束插入的同時，有效地將毛束2的端部整形成立體形狀。對端部實施立體形狀整形的毛束，可以是全部毛束，也可以是部分毛束。
⑥連續(xù)向基板3和毛束保持器具40進(jìn)行全部植入。
⑦向毛束保持器具40植設(shè)后，利用上段分割體51和中斷分割體52的滑動使毛束2保持滑動，防止取出毛束保持器具40后工序中的用毛混亂。
另外，毛束插入裝置20可采用以下變形。
①固定基板3(毛束保持器具40)，對套筒60設(shè)置XYZ三軸移動機(jī)構(gòu)。
②各驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可采用伺服電機(jī)、線性氣動電機(jī)、電機(jī)和齒條傳動裝置的組合、凸輪機(jī)構(gòu)等。
③套筒60可采用可交換的裝置(將個別配置在裝置外面的各個套筒60由交換裝置進(jìn)行交換的方式，或者備置數(shù)個套筒60，在插入毛束時有選擇地更換這些套筒60的方式等)。
④毛束2端部整形，除了將毛束基部立體地整形外，對于毛束也包括一律在直角方向上或一律在傾斜方向上的整形。
⑤豎管30的加壓裝置31，除了利用空氣驅(qū)動外，還可采用施加物理荷重的方式，或利用各種傳動裝置擠壓用毛的方式等。
⑥毛束保持器具40的上段分割體51、下段分割體52的滑動機(jī)構(gòu)，除了分成2部分外，也可以分成3部分以上。
⑦不使用基板3，如下述，通過使用具有和基板植毛孔一樣形狀和錐度狀植毛孔的毛束插入導(dǎo)板(100)，可有效地將毛束植設(shè)在金屬模的一部分(模穴)中。
以下對利用牙刷制造裝置10制造牙刷的順序進(jìn)行說明。
將毛束導(dǎo)入套筒中的工序(圖4)①將由滿足牙刷性能的樹脂，如尼龍等聚酰胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯一類聚酯等形成的已切斷用毛1裝滿豎管30。
②將保持恒定量用毛1的套筒60插入豎管30內(nèi)，由套筒60導(dǎo)入并取出定量用毛束2(圖4)。
③設(shè)置與毛束保持器具40上的數(shù)個毛束插孔55剖面形狀和面積相對應(yīng)的各個套筒60。
④減輕將套筒60插入豎管30內(nèi)時作用于套筒60的阻力，并且為了防止用毛1發(fā)生彎曲，減小套筒60端部的壁厚，以及為了確保強(qiáng)度，將根部壁厚控制在規(guī)定的壁厚。
具體講，在牙刷用毛中，從插入性、耐久性兩方面考慮，將套筒60端部的壁厚優(yōu)選取為0.1mm～0.3mm，根部取為0.3mm～0.8mm。套筒60的端面邊緣部分的外周可形成R0.1mm～R0.2mm的圓角，或進(jìn)行倒角，以提高插入性。在套筒60的內(nèi)外面上若實施各種涂敷(如聚四氟乙烯等)，可提高套筒60的滑動性，并易于插入。對于套筒60的材質(zhì)，考慮到套筒60的加工性、耐久性等，可進(jìn)行種種選擇(進(jìn)行淬火處理的高硬度材質(zhì)會增加端部的耐久性)。
為了減輕向豎管30插入時的阻力及傾斜植設(shè)時形成良好的對應(yīng)，套筒60的端面形成斜切狀也很有效。
毛束插入準(zhǔn)備工序(圖5)①基板3是將滿足作為牙刷一般特性的樹脂、如將聚丙烯等用基板成形機(jī)射出成形的(圖5)?；?是將頭部3A和握把部3B形成一體的實例，頭部3A背面的凹部具有多個形成開口的植毛孔4，植毛孔4在基板3的背面?zhèn)染哂绣F體狀的插入口4A。
②基板3被毛束保持器具40的凹部51A保持確定的位置，基板3的植毛孔4和毛束保持器具40的毛束插孔55成連通狀態(tài)。毛束保持器具40的毛束插孔55，相對于基板3的植設(shè)面3C，除了成直交外，也可以成斜交。斜交可以是毛束中的一部分，也可以是全部。
③將擠壓桿71插入保持毛束2的套筒60內(nèi)，形成植毛準(zhǔn)備狀態(tài)。使套筒60的根部形成負(fù)壓吸引，可確實保持毛束2，在輸送過程中可防止毛束2脫落。
毛束插入工序(圖6～圖8)①由擠壓桿71將套筒60內(nèi)的毛束2插入對應(yīng)的基板3的植毛孔4、毛束保持器具40的毛束插孔55內(nèi)。這時，設(shè)在基板3植毛孔4的錐狀插入口4A，吸收了基板3和套筒60的位置差異，起到了引導(dǎo)毛束2進(jìn)入植毛孔4的作用。套筒60內(nèi)的毛束2由導(dǎo)入口4A的錐體形成收縮，可以高密度地在毛束保持器具40的毛束插孔55內(nèi)植毛。毛束2的植毛密度越高，即，毛束2的用毛根數(shù)越多，在背面填充樹脂5時，對于因樹脂5從毛束插入口的間隙泄漏導(dǎo)致的溢流的抑制效果越高。然而，毛束2用毛數(shù)量過多時，毛束2的插入又變得很困難，插入時毛束2產(chǎn)生混亂。
②作為基板3的優(yōu)選尺寸設(shè)定，如圖5(B)所示，基板3的壁厚a2為1mm～5mm，植毛孔4的有效孔部分的長度a1為0.5mm～2mm，導(dǎo)入口4A的錐度角a3為20度～120度，同時套筒60的孔徑b2與植毛孔4的孔徑b1之比b2/b1為80～130％，根據(jù)毛束2的插入性、外觀性、背面填充樹脂5時的溢流狀況，選擇更佳尺寸。關(guān)于毛束保持器具40的毛束插孔55孔徑，與基板3的植毛孔4孔徑基本為同一直徑，但考慮到毛束2的插入性，優(yōu)選使毛束插孔55的孔徑設(shè)定得比毛束2的直徑大0.05mm～0.2mm。
③與基板3的植毛孔4、毛束保持器具40的毛束插孔55的剖面形狀和剖面積相對應(yīng)，準(zhǔn)備各個套筒60后，向剖面形態(tài)不同的植毛孔4、毛束插孔55移動時，交替使用套筒60(圖6)。將已切割的毛束2依次植入套筒60內(nèi)，當(dāng)向孔軸方向不同的數(shù)個毛束插孔55中植毛時，套筒60彼此間不會干撓，可向任意孔軸方向傾斜的孔55中植毛(圖7)(在將卷軸用毛和已切割用毛進(jìn)行成批植毛時(特開平9-182632)，不能是用毛移動方向和數(shù)個擠壓桿形成干撓的傾斜方向)。
④當(dāng)將毛束2插入毛束保持器具40的毛束插孔55內(nèi)時，同時依靠毛束插孔55端部整形孔56和擠壓桿71的整形端73的協(xié)同作用，使毛束2的端部進(jìn)行立體整形。
在擠壓桿71與套筒60滑動相接的外周形成直角面，在其內(nèi)側(cè)形成圓形面，使用這樣的整形端73時(圖8(A))，可防止用毛1絞入套筒60和擠壓桿71的間隙中。特別對用毛1端部的進(jìn)行圓形加工、錐形加工是有利的。
在將擠壓桿71的整形端73形成階段狀時(圖8(B))，整形端73具有和各個用毛1的端部相同方向的推擠面，在套筒60內(nèi)使用毛1沿縱向準(zhǔn)確地移動，從而能防止推入時造成用毛1混亂，對于端部傾斜的毛束2、插入方向傾斜的毛束2是有利的。
毛束保持器具40的毛束插孔55的整形孔56(圖7)，優(yōu)選設(shè)在中段分割體55B的分割面附近。由于靠近分割體55B的分割面，所以加工的端銑刀(刀具)負(fù)荷很小，可獲得高精度加工。
⑤毛束保持器具40除了用金屬材料構(gòu)成外，也可以用樹脂材料構(gòu)成。用聚四氟乙烯等構(gòu)成時，滑動性很好，可提高插入性?？紤]到滑動性、耐久性兩個方面時，在金屬材料上涂覆聚四氟乙烯等也很有效。
毛束滑動保持工序(圖9)①在完成將毛束2插入毛束保持器具40的毛束插孔55內(nèi)時(圖9)、使毛束保持器具40的中段分割體52相對于上段分割體51，沿著與毛束插孔55的孔軸呈交叉方向滑動，并保持毛束2。毛束保持器具40不分割成上段分割體5 1和中段分割體52二部分，而通過分成3部分以上，可提高毛束2的保持效果。在該滑動中，上段分割體51、中段分割體52的相對移動距離在0.1mm～1mm間，可根據(jù)毛束保持狀態(tài)選擇移動量。
②根據(jù)毛束保持器具40中的上述①保持毛束2，可防止在輸送過程中用毛產(chǎn)生混亂(上浮、扭曲)，可防止將用毛基部進(jìn)行熔融擠壓時造成毛的扭曲(特別是利用超聲波振動熔融擠壓時，因振動易使用毛上浮、形成扭曲)，在背面填充樹脂5時(圖11(B))，可防止用毛受到樹脂壓力而形成扭曲。
毛束基部熔融工序(圖10)①對插入基板3的植毛孔4中的毛束2基部進(jìn)行融，以防止拔出。
對從安裝在基板保持器具40上的基板3的植毛孔4伸出的毛束2基部端面，用毛束基部熔融裝置80的加熱體81進(jìn)行熔融擠壓，使各毛束2的基部端面形成一個整體，同時，形成堵塞住基板3的植毛孔4的帶狀擠壓面2A(圖10(B))。相對于基板3的孔4，在熔融后進(jìn)行擠壓，使毛束基部形成緊密接合，形成堵塞住植毛孔4的帶狀擠壓面2A，這樣在背面填充樹脂5時(圖11(B))，可防止從植毛孔4和毛束2之間泄漏出(溢流)(與將毛束插入金屬模中的方式比較，具有基板的方式更有利于防止溢流)。
②加熱體81可使用電加熱器和熱風(fēng)、激光器、超聲波振動形成感應(yīng)加熱等。利用加熱體81對毛束基部的優(yōu)選熔融工序是用加熱體81將毛束基部加熱后，在熔融接合并擠壓后，進(jìn)行冷卻。圖10和圖16中雖是將超聲波振動(焊接體)作為加熱體81的情況，但加熱體和擠壓體為同一體，擠壓后，待冷卻后，由于離開毛束基部，所以熔融樹脂不會形成拉絲。其結(jié)果，熔融樹脂幾乎不粘附在超聲波焊接體上，能夠防止因樹脂焦化變色而使在牙刷中使用透明硬毛時的商品價值降低，所以最為理想。對加熱體81使用脈沖熔敷機(jī)時，優(yōu)選和圖10、圖16的構(gòu)成一樣，但上述的電加熱器、熱風(fēng)、激光、超聲波振動、感應(yīng)加熱等也可適當(dāng)并用。
由于加熱體81利用超聲波振動，這種振動很容易引發(fā)用毛1的混亂和扭曲，但當(dāng)使用保持毛束2滑動的上述[4]的機(jī)構(gòu)時，能夠抑制上述用毛1的混亂和扭曲，因此十分理想。
③在毛束保持器具40中，在上段分割體51和中段分割體52上形成毛束插孔55(55A、55B)的邊緣部分時，如圖9(B)所示，采用圓形或倒角，可防止超聲波振動集中在該邊緣處使用毛1形成熔融粘接。優(yōu)選是R0.2mm以上的圓形或同等以上的倒角。
基板的背面填充過程(圖11)①將植設(shè)在基板3上的毛束2基部端面用毛束基部熔融裝置80熔融后，將毛束保持器具40插入基板背面填充成形機(jī)90內(nèi)。毛束保持器具40由插入機(jī)91插入到成形機(jī)90的位置確定部92。
②使金屬模93與基板3的背面緊密接合后，由成形機(jī)90將樹脂向基板3的背面凹部射出成形?？蓪⒔饘倌?3只設(shè)在基板3的背面?zhèn)龋M(jìn)而可降低金屬模費(fèi)用，而且維護(hù)性也很好。
③作為向基板3背面填充的樹脂5，主要是使用與基板3相同的材料(例如聚丙烯)，例如，使用相同的聚丙烯，也可改變基板3和樹脂5的物性，提高成形性和質(zhì)量。具體講有如下方法，即，對于基板3，使用剛性和耐沖擊性高的聚丙烯均聚物和嵌段聚合物，以確保強(qiáng)度，作為背面填充用的樹脂5，使用流動性好的聚丙烯無規(guī)共聚物，可防止樹脂由基板3的植毛孔4泄漏。
作為樹脂5，使用與基板3不同的材料(例如彈性體)，可制造出包括彈性和色澤等外觀特色都很好的牙刷。
毛束插入的其他實例(圖12)①在相對于基板3的數(shù)個不同方向植毛孔4植入毛束2時，使套筒60的孔軸方向形成同一角度，與各植毛孔4的孔軸方向一致，插入毛束2，這是最優(yōu)選的一種方案。
②然而，為了使套筒60與各個角度相對應(yīng)，需要使套筒60在毛束插入裝置20(圖1、圖2)中以任意角度可驅(qū)動的伺服電機(jī)和數(shù)個齒輪等裝置及其控制電路，因此使得裝置構(gòu)成復(fù)雜化，同時增加了裝置的重量，使得一連串的動作速度不能高速化。為解決這些問題，可采用以下研究結(jié)果。
③通過使用設(shè)在基板3植毛孔4處的錐體狀導(dǎo)入口4A([3]的尺寸設(shè)定)插入毛束2，對于數(shù)個不同角度方向的植毛孔4，使套筒60的角度邊固定邊插入，各個植毛孔4的孔軸角度相對于垂直方向，可在±30。內(nèi)插入。若采用以上方式，可以高效、簡單的結(jié)構(gòu)裝置生產(chǎn)出具有數(shù)個不同植毛角度毛束的牙刷。
基板的其他實例(圖13、圖14)①基板3的形狀由具有植毛孔4的部分和其鄰近部分形成，因此，若形成只有頭部3A而沒有握把部分3B(圖12)的形態(tài)(圖13)，將基板3固定在毛束保持器具40中，在進(jìn)行輸送過程和植毛固定中，可獲得小空間化的裝置。
②只由頭部3A形成的基板3的形態(tài)，根據(jù)植毛部各部分的尺寸設(shè)定狀況，牙刷的強(qiáng)度具有優(yōu)先性。對于頭部3A和握把部3B連接在一起的基板3，當(dāng)基板3和背面填充材料5的粘接力變?nèi)鯐r，植毛孔4通過背面凹部的樹脂5端面，在f-f間正反面連續(xù)連接，因此存在易折斷的可能性(圖14(A))。與其相反，只由頭部3A形成的基板3時，由于植毛孔4在g-g間正反面不連續(xù)連接，所以有利于增強(qiáng)強(qiáng)度(圖14(B))。
金屬模中具有毛束插孔的實例(圖15、圖16)不使用基板3，而是將毛束2插入成形機(jī)90(圖11)的金屬模94中設(shè)置的毛束插孔95中，也可制造牙刷。
①對于金屬模94，導(dǎo)入和上述基板3相同形態(tài)為插入毛束用的導(dǎo)板100，通過導(dǎo)板100的植毛孔101，將擠壓桿71從套筒60中擠壓出的毛束2插入金屬模94的毛束插孔95內(nèi)。
導(dǎo)板100，優(yōu)選是在金屬材料上涂覆聚四氟乙烯等的導(dǎo)板，萬一套筒60與導(dǎo)板100發(fā)生接觸，或者導(dǎo)板100與金屬模94接觸，也能避免使它們受到損傷。不使用導(dǎo)板100，當(dāng)直接將毛束2從套筒60導(dǎo)入金屬模94的毛束插孔95中時，由于在金屬模94的毛束插孔95處不設(shè)置導(dǎo)入錐體，從外觀上不可能穩(wěn)定地插入用毛。
通過在導(dǎo)板100的植毛孔101處設(shè)置錐體狀導(dǎo)入口，能以緊密狀態(tài)將套筒60內(nèi)的毛束2導(dǎo)入植毛孔101內(nèi)，進(jìn)而以高密度插入金屬模94的毛束插孔95內(nèi)。這樣可防止金屬模94和毛束2間溢出填充樹脂。
②若在金屬模94的毛束插孔95端部設(shè)置整形孔96，可在插入毛束2的同時，對毛束2的端部進(jìn)行立體整形。
③通過使金屬模94由相互可滑動的數(shù)個分割體94A、94B構(gòu)成，將毛束2插入整個金屬模94的毛束插孔95中后，使這些分割體94A，94B相互滑動，可保持毛束2，在取出導(dǎo)板100時，可防止毛束2產(chǎn)生混亂。
④將從金屬模94的毛束插孔95突出的毛束2基部，利用加熱器和熱空氣等加熱體81加熱形成熔融塊2A。
⑤將金屬模94與成形機(jī)90的金屬模93合模，使毛束2基部的熔融塊周圍與樹脂形成一個整體，可制造出由具有毛束2的頭部和與其連接的握把部分構(gòu)成的牙刷。
在利用牙刷制造裝置10制造牙刷的工序中可采用以下變形。
①套筒不只1個，也可并用2個以上套筒。例如，對于10個同徑的毛束插孔，可同時使2個并列套筒進(jìn)行5次插入動作。
②套筒的孔剖面也可以是非圓形孔。
③套筒的孔剖面相對于毛束插孔也可以是近似形狀的。
④毛束保持器具的孔剖面形狀也可以與基板的孔剖面不是相同形狀的。
⑤使豎管30多個化，在各個豎管30中可備有不同長度的用毛，可使用同一套筒植入不同長度的毛束。
⑥對于背面填充樹脂部也可包括樹脂構(gòu)件的粘接。
⑦也可采用從豎管30內(nèi)將切割好的用毛毛束以各種方式取出，從套筒的后端插入毛束，由擠壓桿進(jìn)行植毛的方式。
⑧也可采用將卷盤用毛設(shè)為一定數(shù)量的毛束，插入卷盤中，由擠壓桿進(jìn)行植毛的方式(包括套筒插入前切割或插入后切割二種方式)。
本實施方案具有以下作用。
(與權(quán)利要求1、9相對應(yīng)的作用)(1)設(shè)置與每個毛束插孔55對應(yīng)的各個套筒60，所以可與各毛束2的剖面形狀、面積相對應(yīng)，以多種方向(植毛角度)植入毛束2。
(2)由套筒60導(dǎo)引毛束2插入毛束插孔55內(nèi)，所以可在毛束插孔55內(nèi)以很高的填充密度植毛，從而能抑制填充樹脂5從毛束插孔55中泄出形成的溢流。
(3)從各個套筒60擠壓毛束2，與特開平9-182632的成批入相比，可使各個毛束2針對每個毛束插孔55確定位置，在向毛束插孔55插入時能作細(xì)微調(diào)整，進(jìn)而提高插入精度，適于那種要求多種功能的牙刷。在使用切割用毛時，與卷盤方式相比，插入裝置可小型化。
(與權(quán)利要求2、10相對應(yīng)的作用)(4)將套筒60內(nèi)的毛束2通過基板3的植毛孔4插入毛束插孔55內(nèi)，基板3是柔軟的樹脂制成，所以套筒60與植毛孔4形成良好的接觸。擠壓毛束2，易于提高填充密度。套筒60和基板3接觸時很少受到損壞。
(5)能夠抑制在基板3的植毛孔4中填充樹脂5泄漏(溢流)的發(fā)生。
(與權(quán)利要求3、11相對應(yīng)的作用)(6)在基板3的植毛孔4處設(shè)置的錐體狀插入口4A形成為從套筒60擠壓毛束2的插入導(dǎo)板，所以向毛束插孔55插入時可提高填充密度。毛束插入時的合格率也很高，從而能提高毛束插入密度，并能進(jìn)一步抑制填充樹脂5由毛束插孔泄漏。
(7)為了使牙刷具有去除牙垢的功能和使毛端到達(dá)牙齒之間，在基板3上傾斜植設(shè)毛束2，而本發(fā)明也易于傾斜植毛?？墒姑?的全部或一部分以任意方向插入植設(shè)。
(8)在基板3的背面設(shè)在錐體狀導(dǎo)入口4，可從背面插入毛束2，與使用卷盤時相比，裝置構(gòu)成極為簡單。
(與權(quán)利要求4、12相對應(yīng)的作用)(9)通過擠壓桿71端部的整形端73與毛束插孔55的整形孔56協(xié)同作用，對于毛束2的端部，不僅可整形成任意的形狀，而且，對于高度不同的毛束整形也極為簡便。
(10)用特開平7-194433中的雙向桿對毛束端整形時，需要柱塞器(Plunger)，裝置構(gòu)成很復(fù)雜，與其相反，在本發(fā)明中，裝置構(gòu)成極為簡單。
(與權(quán)利要求5相對應(yīng)的作用)(11)為了付與牙刷以清除功能(去除牙垢功能和使毛端到達(dá)牙齒間等)，使毛束2傾斜植設(shè)。本發(fā)明易于傾斜植毛，可使毛束2的全部或一部分相互以同一方向或數(shù)個不同方向傾斜插入植設(shè)。
(12)雖然使套筒60很緊湊，但仍能形成使用毛束2相互傾斜交叉的復(fù)雜植毛狀態(tài)。在從卷盤中連續(xù)送出用毛方式時，用毛難以進(jìn)行傾斜交叉植毛。
(與權(quán)利要求6、13相對應(yīng)的作用)(13)毛束插孔55即使傾斜，仍能從一個方向從套筒60插入，由于設(shè)在植毛孔4處的錐體狀導(dǎo)入口4A的作用，能很好插入到傾斜毛束插孔55中。
(14)當(dāng)數(shù)個毛束插孔55的孔軸相互為不同方向時，在將各個套筒60的位置確定在這些毛束插孔55的孔軸方向上的已有裝置中，形成由伺服電機(jī)和齒輪等組合的復(fù)雜裝置。已有裝置中，保持套筒的裝置重量變得很重，而且，插入速度和插入精度也很差。與其相反，本發(fā)明中，對于孔軸方向相互不同的數(shù)個毛束插孔55，只從一個方向從套筒60進(jìn)行插入，所以裝置構(gòu)成簡單、性能又高。
(與權(quán)利要求7、14相對應(yīng)的作用)(15)將毛束2插入毛束插孔55后，由毛束保持器具40緊緊固定住。因此，插入后拔出套筒60、桿71時，在制造工序中輸送時、對毛束2的端面進(jìn)行熔融處理時、插入毛束2后向背面填充樹脂5時，確實能保持住毛束2，不使毛束2產(chǎn)生混亂。
(與權(quán)利要求8相對應(yīng)的作用)(16)基板3只由頭部3A構(gòu)成，沒有握把3B時，可提高基板3的輸送性。
產(chǎn)業(yè)上的實用性本發(fā)明是在不使用已有技術(shù)中記載的平線的植毛方法中的型式I和型式II中，利用簡單的裝置結(jié)構(gòu)，能夠任意設(shè)定毛束的植毛角度，而且能以高密度將毛束插入毛束插孔內(nèi)，在植毛孔附近不會發(fā)生溢流。
根據(jù)本發(fā)明，毛束端部可進(jìn)行任意形狀的整形。
權(quán)利要求
1.一種刷子的制造方法，是將用毛毛束插入毛束插孔后，植設(shè)在樹脂材料中的刷子制造方法，其特征是，備有與毛束插孔的剖面形狀和剖面積相對應(yīng)的各個套筒、將用毛導(dǎo)入該套筒內(nèi)、由擠壓裝置將該套筒內(nèi)的毛束分別插入相對應(yīng)的毛束插孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的刷子制造方法，其特征是通過在基板上預(yù)先形成的植毛孔將上述套筒內(nèi)的毛束插入毛束插孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2記載的刷子制造方法，其特征是在上述基板的植毛孔處設(shè)有錐體狀導(dǎo)入口，將毛束插入比套筒孔面積小的毛束插孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項記載的刷子制造方法，其特征是在金屬模上備有的毛束插孔或毛束保持器具上備有的毛束插孔端部，設(shè)有對上述毛束端部形狀進(jìn)行整形的整形孔，由設(shè)在擠壓裝置端處的整形端將套筒內(nèi)的毛束插入毛束插孔時，同時由上述整形孔對毛束端部進(jìn)行立體整形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項記載的刷子制造方法，其特征是將上述毛束插入毛束插孔內(nèi)時，相對于樹脂材料的植設(shè)面以傾斜方式植設(shè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項記載的刷子制造方法，其特征是在金屬模或毛束保持器具上備有上述毛束插孔，使套筒的孔軸與毛束插孔的孔軸呈相互傾斜交叉，通過擠壓裝置將套筒內(nèi)的毛束，由基板或?qū)О逯裁椎腻F體狀導(dǎo)入口插入到毛束插孔內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項記載的刷子制造方法，其特征是在金屬?；蛎３制骶呱蟼溆猩鲜雒蹇?，將這些金屬?；蛎３制骶咴诿蹇椎目纵S交叉方向進(jìn)行分割，將毛束插入毛束插孔內(nèi)后，使這些金屬?；蛎３制骶叩姆指铙w在孔軸交叉方向上滑動并固定毛束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項記載的刷子制造方法，其特征是上述基板由具有植毛孔的部分和其附近部分構(gòu)成，沒有握把部分。
9.一種刷子的制造裝置，是將用毛毛束插入毛束插孔后，植設(shè)在樹脂材料中的刷子制造裝置，其特征是，設(shè)有與毛束插孔剖面形狀和剖面積相對應(yīng)的各個導(dǎo)入用毛的套筒，和將套筒內(nèi)的毛束分別插入各個對應(yīng)的毛束插孔內(nèi)的擠壓裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9記載的刷子制造裝置，其特征是通過在基板上預(yù)先形成的植毛孔，可將上述套筒內(nèi)的毛束插入毛束插孔內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10記載的刷子制造裝置，其特征是在上述基板的植毛孔處設(shè)有錐體狀的導(dǎo)入口，可將毛束插入比套筒孔面積小的毛束插孔內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9～11中任一項記載的刷子制造裝置，其特征是在金屬模上備有的毛束插孔或毛束保持器具上備有的毛束插孔端部，設(shè)有對上述毛束端部形狀進(jìn)行整形的整形孔，由設(shè)在擠壓裝置端處的整形端將套筒內(nèi)的毛束插入毛束插孔內(nèi)時，同時可由上述整形孔對毛束的端部進(jìn)行立體整形。
13.根據(jù)權(quán)利要求9～12中任一項記載的刷子制造裝置，其特征是在金屬模或毛束保持器具上備有上述毛束插孔，使套筒的孔軸和毛束插孔的孔軸相互傾斜交叉，通過擠壓裝置可將套筒內(nèi)的毛束，從基板或?qū)О逯裁椎腻F體狀導(dǎo)入口插入到毛束插孔內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9～13中任一項記載的刷子制造裝置，其特征是在金屬?；蛎３制骶呱蟼溆猩鲜雒蹇?，在毛束插孔的孔軸交叉方向?qū)⑦@些金屬?；蛎３制骶哌M(jìn)行分割，將毛束插入毛束插孔內(nèi)后，可使這些金屬?；蛎３制骶叩姆指铙w在孔軸交叉方向上滑動并固定毛束。
全文摘要
本發(fā)明是將用毛1的毛束2插入毛束插孔55后，植設(shè)在樹脂材料中的刷子6的制造方法，備有與毛束插孔55的剖面形狀和剖面積相對應(yīng)的各個套筒60，將用毛1導(dǎo)入該套筒60內(nèi)，再由擠壓桿71將該套筒60內(nèi)的毛束2分別插入到相對應(yīng)的各個毛束插孔55內(nèi)。
文檔編號A46D3/04GK1399928SQ0113817
公開日2003年3月5日 申請日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者佐藤久夫, 岡部健一, 木村俊次 申請人:花王株式會社