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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Borstenherstellung,
insbesondere ein Verfahren, wobei ein spezielles Schneideverfahren
zum Schneiden der Bürstenfasen
angewendet wird, sowie eine Vorrichtung zum Schneiden der dabei
verwendeten Bürstenfasern.
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Die
Erfindung ist besonders für
die Anwendung zur Herstellung von Zahnbürsten bestimmt, aber es ist
nicht ausgeschlossen, sie auch für
die Herstellung anderer Arten von Bürsten zu verwenden.
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Es
ist allgemein bekannt, dass Bürsten
durch Bilden von Bürstenkörpern hergestellt
werden, indem man diese Bürstenkörper mit
Bürstenfasern
versieht und die eingesetzten Bürstenfasern
an ihren freien Enden in einer gleichmäßigen Höhe, profiliert oder nicht,
abschneidet, eventuell kombiniert mit anderen Verfahrensschritten.
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Außerdem ist
es üblich,
ein rotierendes Schneidemesser und ein mit diesem zusammenarbeitendes
festes Schneidemesser zum Abschneiden der Bürstenfasern zu verwenden, wobei
diese Messer profiliert oder unprofiliert sein können.
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Die
Erfindung zielt auf ein Verfahren zur Bürstenherstellung sowie eine
Vorrichtung zum Schneiden der dabei verwendeten Bürstenfasern
ab, wobei ein spezielles Schneideverfahren angewendet wird, so dass
mehrere Vorteile in Bezug auf den Stand der Technik erzielt werden
bzw. mehrere Nachteile der bekannten Ausführungsform mit einem festen
Gegenmesser ausgeschlossen werden können.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung in erster Linie ein Verfahren
zur Bürstenherstellung,
wobei Borstenkörper
mit Bürstenfasern
versehen werden. Danach werden diese Bürstenfasern mittels einer Vorrichtung
abgeschnitten, die mindestens ein rotierendes Schneidemesser und
ein Gegenmesser enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenfasern dadurch abgeschnitten
werden, dass das Schneidemesser sowie das Gegenmesser eine Rotationsbewegung
hauptsächlich
entlang ein und derselben Rotationsachse ausführen.
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Da
beide Messer eine Rotationsbewegung ausführen, erhält man einen saubereren Schnitt
sowie einen systematischeren Schneideeffekt. Außerdem schafft die Verwendung
eines rotierenden Gegenmessers, gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen,
neue Schneidemöglichkeiten, die
mit einem festen Gegenmesser nur schwer zu verwirklichen sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform werden
das rotierende Schneidemesser und Gegenmesser mindestens während eines
Teils des Schneidezyklus in entgegengesetzter Rotationsrichtung
angetrieben. Auf diese Weise wird selbst bei einer sehr niedrigen
Rotationsgeschwindigkeit des Schneidemessers und des Gegenmessers
eine relativ große gegenseitige
Verschiebung zwischen den Schneidkanten beider Messer erzielt, was
in einer höheren Schneidegeschwindigkeit
durch das Fasermaterial resultiert, was wiederum einen feineren
Schnitt liefert.
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Gemäß einer
Möglichkeit
wird das rotierende Schneidemesser in einer Richtung angetrieben,
während
es kontinuierlich rotiert wird, während das Gegenmesser in entgegengesetzter
Richtung angetrieben wird, während
es kontinuierlich rotiert wird. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil,
dass die Antriebe relativ einfach ausgeführt sein können.
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Gemäß einer
anderen Möglichkeit
werden beide Messer in derselben Rotationsrichtung aber mit einer
unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit angetrieben.
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Gemäß einer
anderen Möglichkeit
wird mindestens eines der beiden Messer, entweder das Schneidemesser
oder das Gegenmesser, mit einer schwingenden Bewegung angetrieben
und rotiert also vor und zurück,
während
das andere Messer vorzugsweise in einer kontinuierlich rotierenden
Weise angetrieben wird. Insbesondere wird das Schneidemesser angetrieben,
während
das Gegenmesser in einer schwingenden Weise bewegt wird. Diese Möglichkeit
lässt es
beispielsweise zu, das Gegenmesser in dem Bereich, in dem sich die
Fasern befinden, ausschließlich
vor und zurück
zu bewegen so dass dieses Gegenmesser keine unnötige vollständige Rotation ausführen muss.
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Gemäß der am
meisten bevorzugten Ausführungsform
werden das rotierende Schneidemesser und das Gegenmesser so in Bezug
zueinander angetrieben, dass die nacheinander gebildeten Schnittpunkte
bzw. nacheinander gebildeten Schnittlinien sich gemäß einer
rotierenden Bahn bewegen.
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Durch
Sicherstellen, dass diese Schnittpunkte schnell genug bewegt werden,
wird erreicht, dass praktisch überall
auf dem theoretischen zylindrischen Mantel um das rotierende Schneidemesser
herum ein Schneideeffekt erzielt wird, infolgedessen mehrere Vorteile,
die typisch für
die Verwendung eines festen Gegenmessers sind, ausgeschlossen werden können. Einer
dieser Vorteile besteht beispielsweise darin, dass mit einem festen
Gegenmesser und folglich mit einer ortsfesten Schnittlinie die Schneidkanten
des rotierenden Schneidemessers zuerst über einen bestimmten Abstand
durch die Bürstenfasern bewegt
werden müssen,
bevor ein Schnitt ausgeführt wird,
wobei die Bürstenfasern
während
dieser Bewegung beschädigt
werden können.
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Gemäß einer
praktischen Ausführungsform wird
vorzugsweise ein Schneidemesser mit mehreren Schneidekanten benutzt
und/oder werden mehrere Gegenmesser benutzt, die mit ein und demselben
Schneidemesser zusammenarbeiten. So ist es möglich, eine große Anzahl
von Schnitten pro Zeiteinheit auszuführen ohne die Rotationsgeschwindigkeiten
der Messer erhöhen
zu müssen.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform des
oben beschriebenen Verfahrens werden die Bürstenfasern mit einem Profil
versehen, indem der Abstand zwischen dem rotierenden Schneidemesser und
dem Bürstenkörper der
zu schneidenden Bürsten
verändert
wird, so dass das Schneidemesser tiefer bzw. weniger tief in das
Faserbündel
eindringt, mit oder ohne Kombination mit anderen gegenseitigen Bewegungen.
So kann ein Profilmuster verwirklicht werden, ohne dass dazu unbedingt
profilierte Messer notwendig sind, was jedoch aus praktischen Gründen erforderlich
ist, wenn ein festes Gegenmesser verwendet wird.
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Das
Vorhergehende schließt
jedoch nicht aus, dass auch profilierte Messer bei Verwendung eines
rotierenden Gegenmessers benutzt werden können. Die kombinierte Verwendung
eines rotierenden Gegenmessers, das außerdem noch profiliert ist,
bietet zusätzliche
neue Möglichkeiten,
wie z. B. die Verwirklichung dreidimensionaler Profile.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Vorrichtung zum Schneiden von Bürstenfasern des Typs, die mindestens
aus einem rotierenden Schneidemesser und mindestens einem Gegenmesser
besteht, wobei das Messer und das Gegenmesser Schneidekanten haben,
die einander abwechselnd passieren, dadurch gekennzeichnet, dass
das Gegenmesser ebenfalls bewegt werden kann und das Gegenmesser
angepasst ist, um um dieselbe Rotationsachse zu rotieren wie das
Schneidemesser.
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Andere
bevorzugte Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
sind in der folgenden ausführlichen
Beschreibung und in den dazugehörigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Um
die Merkmale der Erfindung besser zu veranschaulichen, werden folgende
bevorzugte Ausführungsformen
als Beispiel und ohne irgendeinen einschränkenden Charakter beschrieben,
wobei auf die Begleitzeichnungen verwiesen wird, in denen:
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1 schematisch
eine bekannte Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Schneiden von Bürstenfasern mit einem festen
Gegenmesser darstellt;
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2 und 3 schematisch
zwei weitere bekannte Ausführungsformen
darstellen;
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4 schematisch
eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
darstellt;
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5 eine
Variante einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
darstellt;
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6 die
Vorrichtung aus 5 in einer Perspektivansicht
darstellt;
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7 und 8 schematisch
zwei Anwendungen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellen;
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9 schematisch
eine andere Variante darstellt;
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10 und 11 Ansichten
einer Zahnbürste
darstellen, deren Bürstenfasern
mittels der Vorrichtung aus 9 abgeschnitten
wurden;
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12 und 13 schematisch
zwei weitere Anwendungen der Erfindung darstellen.
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1 stellt
eine bekannte Ausführungsform einer
Vorrichtung 1 zum Schneiden von Bürstenfasern 2 von
Bürsten 3 dar,
bestehend aus einem Schneidemesser 4, das um eine Achse
rotieren kann, und einem festen Gegenmesser 5. Das Schneidemesser 4 hat
mehrere Schneidkanten 6, die abwechselnd mit einer auf
dem Gegenmesser 5 gebildeten Schneidkante 7 zusammenarbeiten.
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Es
ist klar, dass das Gegenmesser 5 aufgestellt sein muss,
so dass es den Drehkreis der Schneidkanten 6 berührt, während zudem
das Gegenmesser 5 mit der Schneidkante 7 vorzugsweise exzentrisch
in einem Abstand D1 und somit auch in einem Abstand D2 unter dem
höchsten
Punkt H positioniert ist. Im Fall eines festen Gegenmessers 5 ist dies
notwendig, um sicherzustellen, dass die abgeschnittenen Bürstenfasern
während
der Bewegung der Bürste 3 an
der Vorrichtung 1 entlang nicht durch das Gegenmesser 5 behindert
werden.
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Ein
Nachteil dieser bekannten Aufrichtung besteht außerdem darin, dass die Schneidkanten 6 bis
zu einer Tiefe D2 durch die Bürstenfasern 2 rotieren
und sozusagen an diesen hacken, so dass die Bürstenfasern 2 beschädigt werden
können.
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Eine
solche Vorrichtung 1 mit einem festen Gegenmesser 5 ist
außerdem
dadurch nachteilig, dass es fast unmöglich ist, eine profilierte
Form mit einem geraden Gegenmesser 5 zu erhalten. Auch
ist dies in der Praxis nur unter Verwendung eines profilierten Schneidemessers 4 und
Gegenmessers 5 möglich,
wie es beispielsweise schematisch in 2 und 3 dargestellt
ist. Solche profilierten Messer haben jedoch den Nachteil, dass
sie schwierig herzustellen, zu regulieren und zu schärfen sind.
Außerdem
ist es schwierig, einen klaren Schnitt zu erhalten, mit anderen
Worten, einen Schnitt, bei dem an den äußeren Enden der geschnittenen
Fasern keine Grate bleiben, die wiederum die Rundung der Faserenden
behindern.
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Wie
oben beschrieben zielt die Erfindung auf eine Vorrichtung 8 ab,
die neue Möglichkeiten
bietet, wobei unabhängig
von der Anwendung und Ausführungsform
die oben beschriebenen Nachteile ausgeschlossen werden können.
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Wie
schematisch in 4 dargestellt, enthält eine
solche Vorrichtung 8 nicht nur ein rotierendes Schneidemesser 9 sondern
auch ein Gegenmesser 10, das bewegt, insbesondere rotiert,
werden kann, wobei das Schneidemesser 9 und das Gegenmesser 10
um dieselbe Rotationsachse 11 rotieren können.
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Das
rotierende Schneidemesser 9 kann in einer herkömmlichen
Weise mit mehreren Schneidkanten 12 gebildet sein, in diesem
Fall insgesamt vier, die mit der Schneidkante 13 des festen
Gegenmessers 10 zusammenarbeiten. Es ist jedoch klar, dass Schneidemesser 9 mit
einer anderen Anzahl von Schneidkanten 12 angewendet werden
können
und dass dieses Schneidemesser 9 im Prinzip auch nur eine
Schneidkante 12 haben kann.
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In
der Ausführungsform
in 4 ist nur ein Gegenmesser 10 bereit gestellt,
aber es ist klar, dass gemäß einer
Variante mehrere Gegenmesser 10 verwendet werden können, die
mit demselben rotierenden Schneidemesser 9 zusammenarbeiten,
beispielsweise wie in der Ausführungsform
in 5 und 6 dargestellt.
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Das
Schneidemesser 9 und das Gegenmesser 10 bzw. die
Gegenmesser 10 können
auf verschiedene Weisen angetrieben werden, aber natürlich stets
in einer solchen Weise, dass eine gegenseitige Verschiebung zwischen
den Schneidkanten 12 und der Schneidkante 13 bzw.
den Schneidkanten 13 stattfindet.
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Die
Messer 9 und 10 können in einer entgegengesetzten
Rotationsrichtung angetrieben werden, zum Beispiel R1 und R2, wie
in 4 und 5 angegeben. Gemäß einer
Variante können
sie auch in derselben Rotationsrichtung aber mit einer unterschiedlichen
Rotationsgeschwindigkeit angetrieben werden.
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Statt
jedes Messer – Schneidemesser 9 bzw. Gegenmesser 10 – stets
in derselben Rotationsrichtung anzutreiben, entgegengesetzt zueinander
oder nicht, ist es auch möglich,
eines der beiden Messer in einer schwingenden Bewegung in einer
wechselnden Rotationsrichtung anzutreiben. In diesem Fall schwingt
vorzugsweise das Gegenmesser 10, während das Schneidemesser kontinuierlich
rotiert. Dies impliziert, dass, beispielsweise in 4,
das Gegenmesser 10 in einem Winkel A vor und zurück gedreht wird,
während
das Schneidemesser 9 stets in derselben Richtung rotiert.
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Es
ist klar, dass die Rotationsbewegungen durch eine beliebige Art
von Antriebsmitteln erhalten werden können. 6 stellt
schematisch zwei getrennte Antriebselemente 14 und 15 für das Schneidemesser 9 bzw.
das Gegenmesser 10 dar.
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Es
ist jedoch klar, dass auch ein gemeinsames Antriebselement angewendet
werden kann, wobei das Schneidemesser 9 und das Gegenmesser 10 dann über ein
geeignetes Getriebe an dieses Antriebselement gekoppelt sind.
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Die
Arbeitsweise der Vorrichtung 8 und das daraus sich ergebende
Verfahren zum Abschneiden der Bürstenfasern 2 können leicht
aus diesen Figuren hergeleitet werden. Es ist klar, dass durch Verschieben
der Vorrichtung 8 und einer Bürste 3 zueinander und
aneinander entlang die Bürstenfasern 2 an
den Stellen abgeschnitten werden, wo die Schneidkanten 12 und 13 miteinander
zusammenarbeiten. Selbstverständlich
wird in der Realität
die gegenseitige Verschiebung automatisch ausgeführt.
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7 zeigt,
wie ein ebener Schnitt mittels einer parallelen gegenseitigen Verschiebung
zwischen einer Bürste 3 und
der betreffenden Vorrichtung 8 ausgeführt werden kann. In dem angegebenen
Beispiel liegt die Vorrichtung 8 mit ihrer axialen Achse,
d. h., der Rotationsachse 11, quer über der Längsrichtung des Faserbündels, bestehend
aus zu schneidenden Bürstenfasern 2.
Es ist jedoch klar, dass andere Aufrichtungen möglich sind.
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8 zeigt,
dass durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung es auch sehr
leicht ist, ein Profil mit einem geraden Gegenmesser 10 oder
zumindest einem Gegenmesser 10 zu erhalten, dessen Schneidkante 13 sich
auf einem zylindrischen Mantel befindet, d. h., ohne dass ein profiliertes
Gegenmesser erforderlich ist. Das Profil, das in diesem Fall aus einer
Vertiefung 16 besteht, wird dabei durch Verschieben der
Vorrichtung 8 zur Bürste 3 hin
erhalten, so dass das Schneidemesser 9 bis zu einer bestimmten
Tiefe in das Faserbündel
eindringt.
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Das
Vorhergehende schließt
jedoch nicht aus, dass auch in der Vorrichtung 8 der Erfindung
ein profiliertes Schneidemesser 9 und ein profiliertes
Gegenmesser 10 verwendet werden können. 9 zeigt
ein solches Beispiel, während 10 und 11 eine
Bürste 3 darstellen,
die mittels des profilierten Schneidemessers 9 und des
profilierten Gegenmessers 10 von 9 hergestellt
ist.
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Es
ist klar, dass dank der Kombination der oben beschriebenen Bewegungen
und der Verwendung einer Vorrichtung 8 mit profilierten
Messern viel mehr Möglichkeiten
zur Ausführung
komplizierter Profile in einer zügigen
Weise geschaffen werden.
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Um
eine profilierte Form auszuführen,
ist es auch möglich,
das rotierende Schneidemesser 9 auf einer geraden Bahn
entlang der Bürste 3 entweder
in einem Winkel oder bis zu einer bestimmten Stelle zu bewegen.
Letztere ist schematisch in 12 dargestellt,
wobei das Schneidemesser 9 einen Radius 5 hat
und folglich der Schnittkreis S über
eine gerade Bahn B1 bis zu einer bestimmten Stelle P bewegt wird,
um anschließen
von der Bürste 3 weg
bewegt zu werden.
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Es
ist auch möglich,
das Schneidemesser 9 auf einer gesteuerten Bahn, insbesondere
einer ungeraden Bahn oder einer unterbrochenen Bahn, an der Bürste 3 entlang
zu verschieben, wie es beispielsweise schematisch durch Bahn B2
in 13 dargestellt ist.
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Es
ist klar, dass mit allen oben beschriebenen Verschiebungen gegenseitige
Verschiebungen gemeint sind. So können die Bürste 3 wie auch die Vorrichtung 8 oder
beide bewegt werden, um die erforderliche gegenseitige Verschiebung
auszuführen. Die
Mittel für
die Ausführung
dieser Verschiebung können
von verschiedener Art sein, aber sie bestehen im Wesentlichen aus
angetriebenen Bewegungsmechanismen, um entweder das Schneidemesser,
die Bürsten
oder beide zu verschieben.
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Die
vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf die zuvor beschriebenen
und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt, ganz
im Gegenteil, kann ein solches Verfahren zur Herstellung von Bürsten und
die dabei verwendete Vorrichtung zum Schneiden von Bürstenfasern
in den verschiedensten Varianten ausgeführt sein ohne den Rahmen der
Erfindung zu überschreiten.