CN100566684C - 通过激光烧蚀形成耳塞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种形成耳塞的方法，包括：将所述耳塞靠近一个激光器定位；确定耳塞的待烧蚀部分；启动激光器以将一发出的激光导向待烧蚀的部分；以及烧蚀所述待烧蚀部分；其中所述待烧蚀部分包括耳塞上与贯通所述耳塞的至少一个部分而形成的通道所对应的部分，并且所述烧蚀所述待烧蚀部分的步骤形成所述通道；其中所述通道形成于所述耳塞的一个声音衰减部分内，并且所述的对耳塞进行定位的步骤包括：将该声音衰减部分置于一个固定装置上；在该固定装置内压缩所述声音衰减部分；保持声音衰减部分处于压缩状态；以及靠近所述激光器定位所述固定装置。

Description

通过激光烧蚀形成耳塞的方法
本申请是2004年1月8日提交的名称为“通过激光烧蚀形成耳塞的方法以及由此形成的耳塞”、申请号为“200480002315.4”的申请的分案申请。
技术领域
本发明整体上涉及听力保护装置，并且更具体地涉及一种通过激光烧蚀形成耳塞的方法。
背景技术
听力保护装置和噪音衰减装置的使用已经广为公知，并且有各种这样的装置已经可用，包括——但不限于——耳罩、耳机装置(semi-auraldevice)以及耳塞。耳塞由于其有效的声音衰减性能并且由此提供的舒适性而通常是优选的。
耳塞通常包括一个声音衰减构件，其置于佩带者的耳道内以提供期望的声音衰减。所述声音衰减构件通常由可压缩的弹性材料例如泡沫或橡胶来制造。
很多情况下希望制造这样的声音衰减构件：其内形成有空腔或者贯通形成有通道，或者更概括地，从声音衰减构件本体中去除一定量的可压缩弹性材料，或者在声音衰减构件本体中不形成一定量的可压缩弹性材料。
例如，形成于耳塞的声音衰减构件内的空腔可以被用来容放绳线构件的一端，该绳线构件在该空腔内连接至声音衰减构件，并且被用来将两个耳塞连接到一起。这里，术语“空腔”将用于表示形成于耳塞的声音衰减构件中而非完全贯通声音衰减构件的孔洞或凹部。
这样的空腔在另一实施例中可以被用来容放以及安装一个刚性的或者半刚性的柄，所述柄用来为耳塞提供一定的刚度，并方便耳塞的插入和取出。另外，耳塞内可以形成这样的空腔以容放可检测的材料例如金属、磁性的或者X射线可辨识的物质，以使耳塞易于检测。此外，声音衰减构件内可以形成一个空腔使得耳塞在插入时对佩戴者的耳道上施加较小的压力，因此为佩带者提供更大的舒适性。
可以使用一个贯通耳塞的声音衰减构件形成的通道来便于与耳塞佩戴者的通讯。这里，术语“通道”将被用来表示一个形成于耳塞的声音衰减构件内的一孔洞或凹部——其完全贯通所述声音衰减构件，从而所述通道在至少两个位置处向耳塞的外部开口。
这样的通道可以例如通过容放一个设计用来传送声音至佩戴者的通讯插入件如接收器、换能器等，从而方便通讯。可选地，该通道可以容放用于连接至一个通讯组件的管道，所述通讯组件通过所述管道将声音传至佩戴者的耳道内。
在另一个实施例中，将一定量的用于构成耳塞声音衰减构件的可压缩弹性材料从该构件的外表面有利地移除或者除去，以在外表面上形成表面装饰例如标记或图案。这样的标记包括字符和标识，而所述图案包括可视式样的吸引人的表面元素。
上面讨论的各项(空腔、通道、表面装饰)以及其他类似的特征可以在耳塞声音衰减构件的制造过程中或者在其生产之后形成。
举例来说，当声音衰减构件在诸如注塑过程的模制过程中形成时，模具可以包括在模制过程中现场形成所述项的特征。例如，模具可以包括一个型芯，声音衰减构件可以绕该型芯成形。在可压缩弹性材料成形后将型芯除去则生成期望的空腔或通道。所述模具可以包括功能类似于该型芯的其他构件以形成表面装饰，即标记、图案等。
不过，这样的模制技术经常导致所述项的不一致成形。即，已经发现，通过模制技术现场形成的空腔、通道等的尺寸和位置从一个耳塞到下一个耳塞经常发生变化。这样不一致的结果很显然不是期望的。另外，耳塞制造商将需要若干不同的耳塞模具以制造具有空腔、通道和/或表面装饰的声音衰减构件，因此，增加了成本并且整体上使制造复杂化。
耳塞的声音衰减构件可以通过铸造过程形成，其中，弹性可压缩材料形成为薄板形，然后在模具中冲切成若干块以形成声音衰减构件。在这种铸造过程中，不可能形成空腔、通道或表面装饰。这些特征必须在完成了声音衰减构件的铸造之后通过机械手段等形成。然而，这将涉及附加的制造和加工步骤，并且附加地，所生成的特征从一个衰减构件到下一个衰减构件经常不一致或者不恰当。
经常使用挤出过程以形成耳塞的可压缩弹性声音衰减构件。不过，这种过程不能在声音衰减构件成形过程中生成空腔或通道。因此，对于挤出成形的声音衰减构件以及预成型的模制声音衰减构件而言，诸如空腔、通道或表面装饰等特征必须在完成声音衰减构件的初始成形之后的一个单独的制造步骤中形成于声音衰减构件内。
举例来说，声音衰减构件成形后，可以在可压缩弹性材料内有效地切割空腔、通道等。具体地，可以使用一个高速钻头在声音衰减构件内钻出所述空腔或通道。不过这种技术由于钻头易于撕裂或撕破可压缩弹性材料而变得不足。并且，在钻的过程中转动的钻头可能将声音衰减构件拖离其固定装置，从而使制造中断。在另一种技术中，将一个高温的热构件压入声音衰减构件，以有效熔化可压缩弹性材料，从而形成空腔、通道等。然而，该方法也会导致空腔、通道等的不一致地形成。特别地，当制造大量耳塞时空腔和通道的直径变化很大，至少部分是因为燃烧的可压缩弹性材料粘接到所述热构件上所致。
如所述地，耳塞的声音衰减构件可以形成为包括一个空腔，其用于容放一个刚性的或半刚性的柄，该柄用来为耳塞提供一定的刚度，并方便耳塞的插入和取出。在一个实施例中，所述柄包括一个形成于柄一端处的一个柄腔，其用于在内部容放一个绳线构件的一端。所述绳线构件在柄腔内连接至所述柄，并且以另一端连接至第二耳塞的第二柄，从而形成一对线连接的带柄的耳塞。
所述柄例如可以通过挤出加工成形。在这个加工中不能形成柄腔。柄腔必须在完成柄的挤压成形之后的一个单独的制造过程中形成，例如使用钻在柄内钻孔。可选地，所述柄可以通过一个模制或铸造过程制成，柄腔可以分别在形成柄的过程中现场形成或者之后通过一个机械过程形成。无论哪一种情况，通过传统方法形成柄腔通常导致柄内的腔的不一致的位置以及不准确的腔尺寸。
因此，需要一种从耳塞除去材料的方法，其可有效地、高效地且一致地在耳塞声音衰减构件或柄内形成诸如空腔、通道以及表面装饰等的表面元素。
发明内容
现有技术的上述和其它问题及缺点通过本发明的听力保护装置和制造方法而得以克服或者减轻。
提供了一种形成耳塞的方法，其包括通过激光烧蚀而去除耳塞的材料。将耳塞靠近一激光器定位，确定耳塞待烧蚀的部分，启动激光器以将发出的激光导向待烧蚀的部分，然后通过烧蚀将待烧蚀的部分除去。本发明还涉及一种耳塞，其包括一个具有通过激光烧蚀形成的特征的本体。
还提供了一种形成耳塞的方法，包括：将所述耳塞靠近一个激光器定位；确定耳塞的待烧蚀部分；启动激光器以将一发出的激光导向待烧蚀的部分；以及烧蚀所述待烧蚀部分；其中所述待烧蚀部分包括耳塞上与贯通所述耳塞的至少一个部分而形成的通道所对应的部分，并且所述烧蚀所述待烧蚀部分的步骤形成所述通道；其中所述通道形成于所述耳塞的一个声音衰减部分内，并且所述的对耳塞进行定位的步骤包括：将该声音衰减部分置于一个固定装置上；在该固定装置内压缩所述声音衰减部分；保持声音衰减部分处于压缩状态；以及靠近所述激光器定位所述固定装置。
本领域普通技术人员将可从下面详细描述及附图中，认识和理解本发明的上述和其它特征及优点。
附图说明
下面参考附图，其中，在若干附图中，类似构件标以类似标号：
图1是根据本发明的耳塞的一个侧视图；
图2是图1中耳塞的一个剖视图；
图3是绳线的一个侧视图；
图4是形成图1中耳塞的方法的一个示意性代表图；
图5是另一实施例中图1中耳塞的一个剖视图；
图6是又一实施例中图1中耳塞的一个剖视图；
图7A-7C是根据本发明的耳塞的一个剖视图；
图8是形成图7A-7C中耳塞的方法的一个示意性代表图；
图9是根据本发明的耳塞的一个正视图；
图10是根据本发明的耳塞的一个正视图；
图11A-B是根据本发明的耳塞的剖视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施例的耳塞2。耳塞2由可压缩的弹性材料例如泡沫或橡胶材料组成。耳塞2整体上包括一个本体10，本体10包括一个第一端4和相对的第二端6。在使用时，佩戴者将第二端6插入耳道使耳塞本体10阻塞耳道从而将声音衰减。在插入的过程中，第一端4保持在耳道的开口处或者从开口处伸出。
如图2所示，耳塞2还包括一个形成在耳塞本体10内的空腔8。如上所述，这里使用术语“空腔”来表示一个形成于耳塞声音衰减构件内而非完全贯通声音衰减构件形成的孔洞或凹部。在一个实施例中，空腔8实质上为一个设置在耳塞2内的凹部，并包括一个柱形截面。空腔8的底部12相对于空腔的纵向轴线垂直，而侧壁14平行于该纵向轴线。可选地，底部12和侧壁14的形状和布置当然可以是球形、半球形或者是角形的。
在一个实施例中，空腔8容放绳线18(见图3)的一端16，该绳线18用来将耳塞2与第二耳塞连接。绳线18的端部16插入空腔8内，并且在空腔内部结合到耳塞2的可压缩弹性材料，从而形成一对带线的耳塞。
为了在空腔8内将绳线18和耳塞2充分和一致地结合，空腔8有必要以精密的深度和宽度尺寸呈预定角度形成于耳塞2内。并且，空腔8的底部12和侧壁14形成为光滑的、一致的配合表面很重要，以便于进行所述结合。
现在参考图1-4，下面将讨论制造耳塞2的方法。首先，形成耳塞本体10。可以使用任意可接受的过程来形成耳塞本体10，例如模制、挤出、铸造等。在模制过程中，形成耳塞本体的可压缩的弹性材料以液态形式被送入模具，并且使其具有模具的形状。然后使可压缩弹性材料硬化，从而从模具排出没有空腔8的耳塞本体10。
接下来，在耳塞本体10内形成空腔8。首先，确定形成本体10的可压缩弹性材料的用于去除的烧蚀部分20。烧蚀部分20位于本体10的第一端4处，并且向第二端6延伸。将耳塞本体10置于一个固定装置22内，并且靠近激光器24定位，使烧蚀部分20面对着激光器24的激光发射端26。激光28由激光发射端26发射，并且传向耳塞本体10。使用透镜30来提供预定的斑点尺寸。激光28通过透镜30被导向至烧蚀部分20，从而将部分20完全从耳塞本体10烧蚀掉。一旦烧蚀完成，则停止激光28的传播，将包括新成形的空腔8的完成的耳塞2从固定装置22上移走。然后可以对耳塞2进行进一步加工，例如，可以将绳线18的端部16插入空腔8内，并且粘接结合到空腔8的底部12和侧壁14上。
在制造耳塞2过程中所用的激光器24可以是适于如所述在耳塞本体10内形成空腔8的任一种激光器。例如，激光器24可以是任意合适的固态激光器、气态激光器、准分子激光器、染料激光器或者半导体激光器。
在一个实施例中，使用一个二氧化碳(CO2)气体激光器来烧蚀耳塞本体10，以形成空腔8，这里空腔8直径为0.050”。更具体地，所用CO2激光器的输出功率为25W，光束直径约3.5mm，光束发散角约为4mR，波长范围为10.57-10.63μm。在该实施例中，透镜30为一四英寸(4”)透镜，其提供0.050”的斑点尺寸。使用5psi空气辅助通过250ms的脉冲将烧蚀部分20除去并形成空腔8。Synrad Inc.商业生产有适当的CO2激光器，例如“48-2系列CO2激光器”。
在一个实施例中，由激光烧蚀而形成于耳塞2内的空腔8被描述为具有0.050”的直径，并且被用来容放绳线18的端部16，以便于将绳线18连接至耳塞2。然而，根据具体的耳塞的期望应用场合，形成于耳塞2内的空腔8可以具有不同的形状和/或尺寸，不过这些当然都在本发明的范围内。
举例来说，如图5所示，空腔8可由激光烧蚀形成以容放柄组件32。这里，空腔8的直径和形状应能恰当地容放并安装柄组件32。柄组件32最终可以被完全置于耳塞2的本体10内，或者，可以保留柄组件32的一端使之从耳塞2的第一端4伸出。柄组件32由刚性的或半刚性的材料组成，以增强耳塞2的刚度。
在另一个实施例中，空腔8可由所述激光烧蚀形成，以容放如图6所示的可检测的插入件34。该可检测的插入件34由任意易于检测的材料例如金属、磁性的或X射线可检测的材料组成。可检测的插入件34优选为球形，并且可与前述的绳线18组合使用，以形成一对带绳线的可检测的耳塞。
在又一个实施例中，空腔8可由所述激光烧蚀形成，以在耳塞本体10内靠近空腔8的位置处生成压力降低的区域。当将耳塞2插入耳道内时，本体10被压缩，从而允许其在耳道内膨胀。在耳塞本体10膨胀过程中，向外施加的压力在压力降低区域处较之在耳塞的其他部分要小。通过激光烧蚀形成的压力降低区域内减小了的膨胀压力增加了佩戴者的舒适度。
图7A示出了本发明另一实施例中的一个耳塞，其整体上由附图标记36表示。耳塞36包括一个分别具有第一端40和相对的第二端42的本体38。第一端40和第二端42分别与上述的第一端4和第二端6大致类似。耳塞36还包括一个从第一端40到第二端42贯通耳塞本体38形成的通道44。如上所述，这里将使用术语“通道”来表示一个形成于声音衰减构件内的这样的孔洞或凹部——其完全贯通所述声音衰减构件，从而使所述通道在至少两个位置处开口向耳塞的外部。这样，通道44是一个穿过耳塞36的长度方向的狭窄通路，并包括位于第一端40处的一个开口和位于第二端42处的一个开口。与耳塞2类似，耳塞36由例如泡沫材料或橡胶材料之类的可压缩的弹性材料组成。
通道44可被用来促进声音的传播。例如，在一个实施例中，使用通道44以允许特定的声音从第一端40通过耳塞本体38传至第二端42，第二端在使用时靠近佩戴者的耳鼓放置。图中所示的通道44沿一个与耳塞36的纵向轴线大致平行的路径从第一端40延伸至第二端42。不过，在另一个实施例中，通道44可以从侧部46到第二端42穿过耳塞本体38形成。另外，图示的耳塞36可以包括一个或多个从侧部46延伸至第一端40的其他通道。这样，可以得到各种声音传播通路。
在另一个实施例中，通道44容放便于通讯的设备。例如，如图7B所示，该通道可以容放一个通讯插入件45例如接收器或换能器，其可以被结合或保持在耳塞本体38内，并被用来将声音传至佩戴者的耳道。可选地，通道44可以容放一个管构件47，如图7C所示。该管构件47为一个中空构件，其保持耳塞本体38内声音可以传播通过的通路。管构件47的一端49从通道44延伸至耳塞36的外部。管构件47可以在端部49处连接至通讯组件51。通讯组件51产生通过管构件47的通路传播至佩戴者耳道的声音。
现在参考图7A-7C和图8，将讨论一种制造耳塞36的方法。首先，通过任意传统的过程包括例如模制、挤出、铸造等形成不带通道44的耳塞本体38。在这样的模制过程中，将呈易弯曲形式的弹性可压缩材料倒入模具，所述材料在模具内凝固，从而形成不带通道44的耳塞本体38。
然后将成形的耳塞本体38从模具中移走并放至固定装置22内，其中，耳塞本体38被压缩至一个减小的高度。确定与必须除去以形成通道44的可压缩弹性材料对应的耳塞本体38的烧蚀部分35。将耳塞本体38定位于靠近激光器24，使烧蚀部分紧邻激光发射端部26放置。启动激光器24从端部26发射激光28通过提供预定斑点尺寸的透镜30。通过透镜30将激光28导向烧蚀部分35从而完全除去耳塞本体38的烧蚀部分35，从而形成通道44。
一旦烧蚀完成，则终止激光28，将包括新成形的通道44的完成的耳塞36从固定装置22上移走。然后可以对耳塞36进行进一步加工，例如，可以将通讯插入件45或管构件47插入通道44内并在其内结合至耳塞本体38。
可以使用任意合适的激光器用于烧蚀形成通道44的目的，包括——但不限于——固态激光器、气态激光器、准分子激光器、染料激光器以及半导体激光器。
在一个实施例中，使用一个二氧化碳(CO2)气体激光器来烧蚀耳塞本体38，以形成通道44，这里通道44直径为0.090”。该CO2激光器与描述耳塞2时所述的激光器类似，其输出功率为25W，光束直径约3.5mm，光束发散角约为4mR，波长范围为10.57-10.63μm。在该实施例中，透镜30为一四英寸(4”)透镜，焦距为7.5”，其提供0.090”的斑点尺寸。激光器的速度设定在20英寸每分钟，并且使用40psi的空气辅助。可以使用Synrad Inc.商业生产的“48-2系列CO2激光器”来形成通道44。
如所述的，耳塞本体38在烧蚀之前被压入固定装置22。优选地，在所述的实施例中，本体38被压缩至0.15”的高度。这种压缩使得能够进行准确且一致地去除烧蚀部分35，从而便于通道44的形成。
在本发明的另一实施例中，如图9和10所示分别形成有耳塞48和50。耳塞48包括形成于外表面54上的标记52。耳塞50包括形成于外表面58上的图案56。标记52和图案56实质上被刻入相应的外表面54、58。
标记52和图案56的划刻由激光烧蚀以如下方式进行。首先，通过传统的过程包括例如通过模制、挤出、铸造等来制造不包括标记52或图案56的耳塞48和50。即，耳塞48和50形成为分别包括光滑且均匀的外表面54和58。然后分别将耳塞48和50放入固定装置22中，并且通过激光器24进行激光烧蚀。
具体地，相对于耳塞48，确定与期望标记52对应的烧蚀部分，使耳塞48靠近激光器24并且承受从激光器发出的激光28。发出的激光28烧蚀所述烧蚀部分，从而形成标记52。
使用类似的技术来形成耳塞50上的图案56。即，耳塞50形成有光滑且均匀的外表面58，并且将其放置于靠近激光器24。确定外表面58上与期望的图案56对应的烧蚀部分。使外表面58暴露于从激光器24发出入射至外表面58上的激光28，从而实现烧蚀部分的完全烧蚀，并形成图案56。
这里对标记52和图案56只是进行大致的描述和图示。标记52包括任意的字母、字符等，并且可以设计用来代表例如商标的名字。图案56仅受限于所选激光器的精度，并通常可以包括烧蚀字符、线条、形状等的任意排列，其可以单个或者组合作为耳塞50上的表面装饰。
可以使用任意合适的激光器用于烧蚀形成标记52和图案56，包括——但不限于——固态激光器、气态激光器、准分子激光器、染料激光器或半导体激光器。在一优选实施例中，可以使用由Synrad Inc.商业制造的CO2气体激光器。
图11A示出了本发明另一实施例中的耳塞60。耳塞60包括如图5所示的柄组件32、空腔8以及耳塞本体10。不过，耳塞60还包括形成于柄组件32的第一端64内的柄腔62。
柄腔62基本上可以形成为具有任意的尺寸或布置。在一个实施例中，柄腔62具有柱形的形状，并且沿柄32的纵向轴线延伸入柄32。腔62可以被用来容放如图3所示的绳线18的端部16。然后绳线18可以对应地在柄腔62内结合至柄组件32。这样，制成了—对带绳线和柄的耳塞。
当然，柄腔62可以用来容放其他物件，例如如图6所示的可检测的插入件34。如所描述的，所述可检测插入件34由任意易于检测的材料例如金属、磁性或X射线可检测的材料组成。相应地，根据本发明可以形成一个带柄的、可检测的耳塞。
柄腔62通过激光烧蚀形成。首先，通过例如模制或挤出过程形成柄组件32。然后将柄组件32靠近在此已经描述和图示的激光器24放置。从激光器24发射激光28，并且被导向入射到柄组件32。柄组件32与柄腔对应的部分受激光28作用并接着被烧蚀，从而形成柄腔62。应该注意的是，柄腔62可以在将柄组件32固定到耳塞本体10之前或之后形成。
如前所述，柄组件32为一个刚性的或半刚性的构件，可以由任意合适的塑性或橡胶类型材料组成。而且，柄组件32可由多孔材料组成。
上面已经论述了通过激光烧蚀在耳塞的柄内形成腔的方法。不过，本发明的范围包括激光烧蚀耳塞柄的任何应用。例如，可以使用激光烧蚀在柄上形成表面装饰，例如标记或图案。而且，可以使用激光烧蚀使柄具有期望的形状和轮廓，或者形成一个完全贯通柄的通道，或者在柄上形成任意其它的表面特征。
举例来说，图11B示出了一个包括本体10的耳塞66，本体10内形成有用于容放柄32的空腔8。柄32包括一个完全贯通柄32形成的通道68。如上所述，通道68通过激光烧蚀形成，并且其中可以分别用来容放并保持例如图7B和7C中的通讯插入件45或管构件47，从而便于与佩戴者的通讯。
本文所描述和设想的发明提供了一种有效的、高效率的且一致的方法，用于将材料从耳塞中移除以形成耳塞内的表面元素，例如空腔、通道以及表面装饰。
尽管已经示出并描述了优选实施例，但是可以对其进行各种修改和替换而不背离本发明的精神和范围。因此，应理解本发明是通过例示而非限制的方式进行了描述。

Claims (1)

1.一种形成耳塞的方法，包括：
将所述耳塞靠近一个激光器定位；
确定耳塞的待烧蚀部分；
启动激光器以将一发出的激光导向待烧蚀的部分；以及
烧蚀所述待烧蚀部分；
其中所述待烧蚀部分包括耳塞上与贯通所述耳塞的至少一个部分而形成的通道所对应的部分，并且所述烧蚀所述待烧蚀部分的步骤形成所述通道；
其中所述通道形成于所述耳塞的一个声音衰减部分内，并且所述的对耳塞进行定位的步骤包括：将该声音衰减部分置于一个固定装置上；在该固定装置内压缩所述声音衰减部分；保持声音衰减部分处于压缩状态；以及靠近所述激光器定位所述固定装置。
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