WO2011127951A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von bürsten - Google Patents

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WO2011127951A1
WO2011127951A1 PCT/EP2010/007359 EP2010007359W WO2011127951A1 WO 2011127951 A1 WO2011127951 A1 WO 2011127951A1 EP 2010007359 W EP2010007359 W EP 2010007359W WO 2011127951 A1 WO2011127951 A1 WO 2011127951A1
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base part
bristle tufts
bristle
tufts
bristles
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PCT/EP2010/007359
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English (en)
French (fr)
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Bart Gerard Boucherie
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Gb Boucherie Nv
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Publication date
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    • A46D3/082—Magazines for bristles; Feeding bristles to magazines; Knot picking
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    • A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D9/00—Machines for finishing brushes
    • A46D9/02—Cutting; Trimming

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing brushes.
  • a brush body is provided with an array of holes ("hole pattern") corresponding to the desired arrangement of bristles. Bundles or tufts of bristles are then inserted into the holes of the brush body and anchored therein by means of impressed small metallic anchors or by means of loops.
  • the bristle tufts are attached to a small brush head plate without the use of loops or anchors. and the carrier plate is then inserted into or attached to a brush body or handle.
  • brush handles are made with a hole pattern that corresponds to the desired tuft pattern. Bristle tufts are then inserted into these holes and attached to the brush handles. The attachment ends of the tufts are then covered with a small plate.
  • the present invention relates to a method and apparatus for making brushes based on this AFT method.
  • the invention provides a method and a device that are simple and above all very fast and low maintenance.
  • the inventive method is used in particular for the production of toothbrushes and provides the following steps: sequential removal of bristle tufts from a bristle supply, in which the bristles are housed packed in parallel, transporting the removed bristle tufts by means of a transport device to a, forming part of the finished brush base part having openings for receiving individual bristle tufts, sequentially engaging the bristle tuft in the associated opening from the rear of the base, with a guide-free gap between the transport means and the opening through which the bristle tufts are pushed into the opening and anchor-free Attach the bristle tufts to the base part.
  • tufts of bristle stock are removed in succession, that is to say sequentially, and transported to form a base part.
  • This base part may be either a kind of plate, which is then connected to the brush body, or be a portion of the brush body itself.
  • the front side of the base part is the side from which the bristles of the later brush protrude, whereas the back side is the usually closed, that is bristle-free, side.
  • the individual tufts are stuffed into the openings either via a device-side support or holder, which rests against the base part, a guide-free gap between the base part and the device is present in the method according to the invention.
  • the bristle tufts must be pushed through this gap from the device into the base part. A wear on the device can not come about thereby.
  • the position of the base part is aligned with the stationary tool for pushing for each hole to be filled and thus moved.
  • One possibility for this is to move the base part for the sequential piercing at least in two directions, in order to align the opening to be filled with the bristle tufts to be inserted. This method is, as immediately apparent, very easily adaptable to completely new tufts.
  • the method can be adapted very quickly to new patterns if the base part is moved using a freely programmable, at least 2-axis positioning device, in particular a freely programmable, preferably 2-axis industrial robot.
  • the bristle tufts are transported sequentially by a tuft picker to the final position, from which they are pushed axially into the opening to be filled.
  • a tuft picker For the separation of the bristle tufts as well as for the transport, only one movement is required, which can be, for example, a circular arc movement or a linear movement of the tufts collector.
  • the tuft picker does not necessarily have to move back and forth between the pickup position and the dispensing position. It would also be conceivable to provide a ring or circular tuft picker which rotates permanently in one direction.
  • the bristles used are made of plastic.
  • the back stuffing of the bristle tufts has the advantage that the tufts protrude so far from the base part as far as possible, thanks to a usually front stop, as desired, regardless of the length tolerances of the individual bristles.
  • bristles with pre-machined bristle tips for example, rounded, pointed bristle tips or the like may optionally be used.
  • the bristle tufts is not clamped radially. When clamping, namely, the tuft end could widen in the gap, which would make it difficult to insert into the openings. Such a radial clamping force will occur in particular in so-called tenter.
  • the gap height measured perpendicularly to the rear side of the base part, should in particular be greater than half the diameter of the bristle tuft; in particular, the gap should be more than twice the cross section of the openings in the base part.
  • the gap exists between the edge of the openings and the transport device, but in particular the gap is even so large that the device is completely spaced from the rear side of the base part.
  • the base part usually has a small thickness and the length of the openings over which the tufts are held, also correspondingly low, provides an advantageous method step, that a guide member is positioned on the device side with through holes before inserting the tufts on the front of the base part ,
  • the bristle tufts are inserted through the openings in the through holes in the guide part.
  • the tufts protrude on the front even out of the guide part.
  • the front ends of the tufts may contact a profiled pressure member during or after loading of the base member to provide a profiled brushing surface.
  • the brush surface is the front surface of the brush which is formed by the ends of the bristles.
  • This pressure part can either already be present during the plug and serve as a stop or pressed against the bristles after the plug, so that they rest against the pressure part and image the shape of the pressure part.
  • the bristle tufts protruding from the rear side of the openings of the base part are cut off after being pushed in according to the preferred embodiment.
  • the tolerances of the individual bristle lengths are thereby fully compensated, because on the front can be done on the printing part a precise length adjustment, the back is then simply cut off.
  • This cutting can be done by cutting tools or a heated tool, especially a so-called hot knife. There is a contact between the hot tool and the individual tufts, the life of the cutting tool is very high.
  • the bristle tufts are attached on the back, for example by thermal fusion and / or gluing and / or embedding in a molded plastic compound. Of course, these attachment methods can also be combined with each other arbitrarily.
  • the bristles stuffed into the base part are preferably pre-rounded or preprocessed in advance.
  • the tufts are held radially only from the base part and, if present, the guide part. At the two ends no lateral fixation is provided, the ends are only frontally on the device and are thus fixed axially.
  • the back of the bristle tufts and the base part is covered. This can be done, for example, that the brush body has a recess in the region of the back tuft ends, which is closed by a prefabricated or molded lid part.
  • sacrificial structures which soften during the subsequent heating, in particular become liquid, in order then to strike against the base part or, more generally to be pressed against the brush body.
  • the brush body can also be provided with such sacrificial structures in order, after its heating, to be connected to the possibly also heated base part.
  • This lid member may be provided with protruding cleaning protrusions in any shape to be used as a tongue cleaner or the like.
  • the base part is overmolded. If the base part is not already on the brush body at the same time, but rather a part to be fastened to the remainder of the brush body, the base part can be overmolded during production of the brush body.
  • the encapsulation of the base part is not limited to this variant.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the bristle tufts are attached to the back anchorless, in particular by fusing and / or gluing and that the assembled base is then inserted from a Beborstungsstation in a cavity of a mold half of an injection mold and thereby with its edge on the edge of a from the associated cavity outgoing opening rests and the bristle tufts protrude into the opening.
  • a brush nabêt is molded onto the base part, which covers the bristle tufts.
  • the effort that is required for the production of the carrier plates significantly reduced because the carrier plates no longer migrate from the bristle machine to the injection molding tool, whereby the timing of injection molding and bristle machine no longer necessarily be coupled together.
  • the bristle ends of the bristle tufts were first fused together, which was usually done in the hole plate equipped with the bristle tufts and produced in a complex manner. Subsequently, this perforated plate was transported in an injection mold to overmold the tufts.
  • the bristled base part was always transported in the prior art, including the support plate in an injection molding tool or another station of an injection molding tool.
  • the carrier plate served to support against the injection pressure during injection molding of the brush body (head and stem).
  • the present invention provides that these provided with the hole pattern of the brush carrier plates when making the brush body no longer provide as support plates in Spntzgtigwerkmaschine.
  • an opening preferably a single opening in the region of the cavity to be ejected is provided in a mold half of the injection molding tool into which the plurality of bristle tufts protrude.
  • the base part is located exclusively or almost exclusively only with its peripheral edge on the edge of the cavity extending from the opening and is preferably supported only at this edge.
  • the base part is held on the edge in the cavity.
  • the base part lies with its edge closed circumferentially on the likewise closed circumferential edge of the opening, so that a sealing effect is achieved.
  • a plurality of cavities are provided in the mold half of the device according to the invention in order to increase the discharge rate of the entire device.
  • the mold half with the at least one cavity can also, and this is preferably formed in several parts.
  • a first and a second molded part if appropriate also further molded parts with in particular a plurality of juxtaposed cavities or rows of cavities, can be used.
  • the cavity associated with a brush is then divided into several sections, for example into a section in the first and into a section in the second shaped part. These cavities merge into one another and form the total cavity of the mold half.
  • the first molded part is separable from the second molded part and may u.U. as a means of transport or ejection tool for the one or more seated in it base parts.
  • the first molded part can be fitted independently of the second molded part first with the bristled base parts and only then be coupled to the second molded part, namely immediately prior to injection molding.
  • the first molded part is very easy to produce due to the lack of hole pattern, many first molded parts can be manufactured and used relatively inexpensively, which significantly improves the cycle time and flexibility of the entire device.
  • the so-called brush body could be injected in the injection molding tool, which can be designed in one or more parts.
  • This brush body is usually the brush handle, the brush neck and a part of the brush head.
  • the other part of the brush head is formed by the base part.
  • the base part itself already has almost the entire head and essentially the entire handle or stem of the brush.
  • this base part also forms a brush section and is then bristled and then overmoulded, at least in the back of the head or in the style area.
  • elastomeric profile parts which have any cross-sectional shapes, can be injected or injected or fastened in openings. These profile parts are not bristles, but different profile parts with smaller or larger cross-sectional area than the usual bristles.
  • the parts can also have a cross-sectional shape deviating from the circular shape. In particular, such profile parts are used to produce a gum massaging effect.
  • the aforementioned other way to close the tuft-free openings is in the back molding of plastic.
  • either only the tuft-free openings can be closed, or it can front side projecting profile parts are molded with at the same time.
  • the front-side guide part can serve as an injection mold.
  • the bristle tufts are separated laterally from the bristle supply in the longitudinal direction of the bristle and, in particular, are moved individually to the openings via the transporting device.
  • no transport tubes known in the prior art are used for the transport device, which dip into the supply in the longitudinal direction of the bristles and receive and clamp a tuft of bristles.
  • high cycle times can be realized by the lateral removal, and on the other hand, the tufts are significantly less or not compressed at all, which improves their positioning when entering the openings.
  • the invention also provides a device for producing brushes, in particular a so-called brush-making machine, which preferably uses the aforementioned method according to the invention.
  • the apparatus comprises a magazine having a bristle stock in which bristles are packed in parallel, a bristle tuft picking unit sequentially picking bristle tufts from the bristle stock laterally to their longitudinal extent, transporting the individual bristle tufts to a stuffing station, the stuffing station comprising a holder for base parts of the brush to be installed, and means by which the bristle tufts are sequentially inserted and pushed through the base part, bridging a guide-free gap adjoining the rear side of the base part, from the rear side.
  • the device comprises a closed-loop receiving device, for example a receiving table, a chain, an index table or, more generally, a type of circle with receptacles for the base parts on which they are moved, to individual stations, e.g. to cut through the bristle tufts and attachment of the tufts and optionally closing the back of the open brush body or molding of the brush body.
  • a closed-loop receiving device for example a receiving table, a chain, an index table or, more generally, a type of circle with receptacles for the base parts on which they are moved, to individual stations, e.g. to cut through the bristle tufts and attachment of the tufts and optionally closing the back of the open brush body or molding of the brush body.
  • the removal device is integrated into the transport device.
  • the transport device moves the tufts along a linear or curved path to the stuffing station.
  • Such so-called tufts are shown in EP 0 972 465 B1.
  • the device according to the invention preferably further comprises a tuft picker, which transports the tufts sequentially to the final position, from which they are pushed axially into the opening to be filled.
  • a tuft picker which transports the tufts sequentially to the final position, from which they are pushed axially into the opening to be filled.
  • the device according to the invention also comprises a station in which the base part for the sequential piercing is moved at least in two directions in order to align the opening to be filled with the bristle tufts to be filled, this station in particular having a freely programmable, preferably 2-axis industrial robot Has shift of the base part.
  • the preferred embodiment provides for integrating a cutting device into the device with which the bristles protruding from the base part on the rear side are cut off.
  • the cutting device is moved in particular abstütz- body-free transverse to the bristles.
  • the bristles are cut off at the back by acting as a counter knife a device-side support plate through which the tufts protrude.
  • This plate stabilizes the tufts and on the surface of the plate a knife is driven along, which cuts off the tufts. Although this type of cut is reliable, but leads to wear of the cutting device and is therefore maintenance and spare part intensive than the device according to the invention, in which no support plate is provided on the tool.
  • this support-free cutting is preferably easy to implement by a heatable tool in which the hot tool contacts the bristles and cuts.
  • the heatable tool is in particular formed with a current-carrying heating wire, which may be a round wire or a flat wire, wherein in experiments with the flat wire very good results have been achieved.
  • the bristles are welded together in tufts or in total and / or glued and / or potted.
  • the device-side guide member which is fed to the front of the base member is moved along with the base member from station to station and positioned the tufts.
  • the device has an deliverable profiled pressure part which contacts the bristle tufts during or after the stopper.
  • a counter-pressure part can be driven from the back against the tufts.
  • FIGS. 1a to 1h show successive steps of the method according to the invention, which are carried out in the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a station of the device according to the invention, in which bristle tufts are taken from a magazine
  • FIG. 3 shows a perspective view of the station according to FIG. 2 with some parts omitted
  • FIG. 4 shows an enlarged detail view of FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 shows a sectional view through the station according to FIG. 3,
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of another station of the device according to the invention in which bristles are cut
  • FIG. 7 shows a detail sectional view through the station of FIG. 6,
  • FIGS. 8a to 8c show successive steps in the station according to FIG. 6 with another knife,
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a device according to the invention.
  • FIG. 10 shows a perspective view of an injection molding tool as part of the device according to the invention
  • FIG. 11 shows a plan view of a molded part of the injection molding tool according to FIG. 10;
  • FIG. 12 shows a plan view of bristled base parts, which are inserted into the molded part according to FIG. 11,
  • FIG. 13 is a bottom view of the base parts provided molding of Figure 12, and
  • FIG. 14 shows an alternative embodiment to FIG. 11, in which support projections additionally protrude into the opening of the molded part.
  • FIG. 1 shows several successive steps for producing brushes, here in the form of toothbrushes.
  • the brush has a brush body 10 with a brush head, which in the following forms a base part 12.
  • the base part 12 has numerous passage openings 14, which are filled with bristle tufts 16, which are fastened to the base part 12.
  • Figure 1 it can be seen that a transport device 18, which will be explained in more detail below, zoom transported individual bristle tufts 16 through a device from the transport device 18 are pushed into the openings 14 from the rear side of the base part 12.
  • the transport device 18 has a receiving opening 22 which is filled with a bristle tuft 16 and moved to the base part 12.
  • the device 20 comprises a linearly movable plunger 24, which is inserted axially into the receiving opening 22 in order to push the bristle tufts 16 into the opening 14 of the base part 12 aligned with the receiving opening 22.
  • the base part is moved along two axes and aligned with the opening to be filled 14 on the bristle tufts 16 to be introduced.
  • a device-side guide part 26 preferably in contact with the front side of the base part 12, is arranged, whose through-holes 28 are aligned with the openings 14 to be populated.
  • the bristle tufts 16 are so deeply into the base member 12 and the guide member 26 from the back of the base member 12, that is, from the back of the brush 10, pushed in that they protrude from the front of the guide member 16 again and abut against the stop member 30.
  • the stop member 30 is removed. Instead, a pressure member 32 is moved from the front axially to the bristle tufts 16 upwards, so that it contacts all the bristle tufts 16.
  • the top of the pressure member 32 is profiled to form a complementary brush surface (formed by the front ends of the bristle tufts 16).
  • the bristle tufts 16 are pressed back up in part and are unevenly back against the base member 12 out.
  • a counterpressure part 36 complementary to the pressure part can be provided on this rear side so that the bristle tufts 16 can be axially fixed between the pressure part 32 and the counterpressure part 36 as far as possible without play.
  • bristle tufts 16 are attached at the back. This attachment is done for example by welding.
  • FIG. 1e One way of welding is shown in Figure 1e, in which a hot plate 38 is pressed against the bristle tufts 16.
  • the back ends of the thermoplastic bristles fuse together, preferably to form a continuous layer 40 (see FIG. 1f).
  • the pressure part 32 preferably remains on the bristle tufts 16.
  • the pressure part 32 can now be removed (FIG. 1 g), and subsequently a rear cover part 40 is applied to the rear side of the base part 12, at least in the region of one another welded ends of the bristle tufts 16, applied.
  • This cover part 40 may be a prefabricated part.
  • the lid member 40 may also be made by injection molding to the base member 12 or to the brush body.
  • the aforementioned use of sacrificial structures on the lid or on the brush body can also be used.
  • the guide member 26 it is preferable (not limiting) for the guide member 26 to be supported on the base member 12 to provide support and sealing.
  • Figure 2 shows further details of a possible embodiment of the station of the device according to the invention, in which the bristle tufts 16 are separated and transported to the base part 12.
  • the device has its own station with a magazine 42, in which a bristle supply 44 is housed.
  • the bristles are aligned in magazine 42 parallel and ungrouped housed. They are pressed by adapted pressure means in the direction of the transport device 18.
  • the transport device 18 includes in the present, also not limiting embodiment to be pivoted about a pivot axis 46 to be pivoted removal device 48 with a plate-shaped bundle pickup, in the illustrated embodiment, a so-called circular arc having a receiving opening 50 for a bristle tufts 16.
  • the receiving opening 50 is open on the side facing the brush holder 44 side.
  • the bundle pickup is pivoted to the right with reference to FIG. 2, the receiving opening 50 comes into contact with the bristle supply 44. Because of the prestressing of the bristle supply 44 in the direction of this receiving opening 50, so many bristles press into the receiving opening 50 that they are complete is filled.
  • the separation of the bristle tufts 16 thus takes place laterally to the longitudinal extent of the bristles, which in the present case would be perpendicular to the plane of the drawing.
  • the receiving opening 50 When the receiving opening 50 is filled with bristles, it is pivoted clockwise and moved to the position shown in Figure 2.
  • a guide plate 52 which conforms to the shape of the plate 48, ensures that no bristles can fall out of the receiving opening 50.
  • a linear method can also be used as an alternative to the curved path, which has the transport device 18 in the embodiments.
  • the bristle tufts 16 From the transport device 18, the bristle tufts 16 directly, without the interposition of a support plate or the like, directly into the base part 12 encountered. It should be noted that the individual bristle tufts are removed sequentially from the magazine 42 and transported with the tuft picker to their final position before impact. A transfer to subcarrier is avoided here. However, since the base portion 12 has numerous openings 14 which must be successively filled with bristle tufts 16, the base portion 12 is moved in two directions X, Y. In order to be filled openings 14 are aligned with the receiving opening 50 and the next bristle tufts 16 to be injected. The corresponding station preferably has a so-called XY slide, on which the base parts 12 can be fastened and moved in one plane.
  • a so-called XY carriage is a simple embodiment of a freely programmable, at least 2-axis positioning device, in particular a freely programmable 2-axis industrial robot.
  • FIG. 3 shows the magazine 42 with the tuft supply 44 in perspective view. To clarify the entire station several parts have been omitted.
  • FIG. 3 further shows a bristle tuft 16, which is being pushed by the device 20 into an opening of the base part 12.
  • a holder 54 positions and locks the guide member 26 to an alignment unit, such as an X-Y carriage, through which alignment of the base member 12 with the receiving aperture 50 occurs.
  • FIG. 4 shows that the bristle tufts 16 protrude from the guide part 26 after being pushed into the openings 14 of the base part 12. However, the bristle tufts 16 are also in front of the base part 12, either directly after the impact or after the start of the pressure part 32.
  • the loading of the bristle tufts 16 is shown in more detail in FIG. It can be seen that the bristle tufts 16 accommodated in the transport device 18 are spaced from the rear side of the base part 12 before being inserted into the openings 14.
  • the transport device is spaced from the base part 12 in the region of the openings 14 via a gap 60 with the gap thickness d. This gap 60 is bridged by no guide member or the like.
  • the transport device 18 is spaced.
  • a corresponding gap D shows the smallest distance between the transport device 18 and the rear side of the base part 12.
  • this gap D could also be zero, but the gap 60 is always present.
  • the openings 14 are preferably provided on the back with a flared chamfer 62.
  • the base part 12 has a depression 64 in the region of the openings 14 on the rear side. In this recess 64, the lid member 14 is introduced or molded.
  • the transport device 18 is designed so that during the insertion of the bristles into the openings 14 in the transport device 18 exclusively axial pressure (that is, pressure in the bristle longitudinal direction) is exerted on the bristle tufts 16 to be introduced. That is, the wall around the receiving opening 50 is rigid, no radial clamping force is exerted on the bristles. The only clamping force is achieved by the bias in the bristle supply 44, which is forwarded so to speak in the receiving opening 50 when separating the bristles.
  • the cutting of the bristle tufts 16 preferably takes place in a separate station of the device according to the invention, preferably by means of a heated tool.
  • FIG. 6 shows an embodiment of such a heated tool 70, which comprises a current-carrying, hot wire.
  • This wire is moved substantially parallel to the back of the base part 12, as close as possible to the base part 12 along and separates the protruding bristle ends. Bristles can also partly melt together.
  • FIG. 7 shows the effects of heat on not yet cut bristle tufts 16, which fuse together. In addition, however, the already separated ends of remaining in the base part 12 bristle tufts 16 merge, which is advantageous for positioning and attachment.
  • FIGS. 5 and 6 While in FIGS. 5 and 6, a cross-sectionally substantially circular wire is shown as a tool 70, in FIGS. 8a to 8c a to see alternative embodiment with a so-called flat wire. This also current-carrying, heated wire is placed like a knife obliquely to the bristles to be separated.
  • the bristle tufts 16 are not laterally supported in the region of their interface. Also, the tool 70 is not supported in the region of the base part 12, so that no wear occurs during cutting. The cutting takes place, so to speak, without support.
  • the bristle tufts 16 are either held laterally only by the base part 12 (see FIGS. 8 a to 8 c) or by the base part 12 and the guide part 26. In the axial direction, the bristle tufts 16 are positioned between the pressure part 32 and the counter-pressure part 36. This positioning should, but not in a limiting sense, be ensured even during cutting.
  • the cutting is preferably carried out over the head, that is to say with the back side downwards (see, for example, FIG. 8).
  • the severed ends 72 simply fall down.
  • the fastening of the bristle tufts 16 on the base part 12 takes place, as stated, either by welding and / or by gluing and / or by casting, for example during the production of the cover part 40.
  • the cover part 40 can in particular rear projecting cleaning projections 80 have to form a tongue cleaner.
  • the supplied cover part 40 can be subsequently pressed or glued, even using the aforementioned sacrificial structures.
  • openings 14 must be closed by a bristle tufts 16. It may, as already mentioned, even one or the other opening 14 remain unfilled. When later gluing or potting or injection molding, the corresponding opening 14 is then closed.
  • openings are fitted with an elastomeric profile part 82, as shown by way of example in FIG.
  • the corresponding opening 14 in the base part 12 corresponds to this one-piece profile part, whose cross section is significantly larger than that of a bristle tufts 16.
  • the profile part 82 can serve as a massage extension for gums or the like.
  • the profile part 82 may either be prefabricated and then be mounted in the opening or sprayed immediately into / at the opening.
  • FIG. 9 shows a device for producing the brushes according to the method described above.
  • This device is designed as a tool, e.g. with a rotating table 100.
  • each bristle tuft 16 is moved individually to the base part 12 (in this case the brush body 10) via the removal device 48 and the transport device 18, the brush body 10 being previously placed on the guide part 26.
  • a magazine with empty guide parts 26 may be present and is not shown here for clarity.
  • each individual bristle tuft 16 is stuffed into the associated opening 14 by moving the laterally held guide part 26 in the X and Y directions.
  • the finished assembled base 12 is then moved to the tool table 100 and attached to this.
  • the rotating tool table 100 transports one or more of the base parts 12 to a station in which, according to FIG. 1c, pressure and counter-pressure parts 32, 36 align the tufts.
  • the tufts are cut off at the back by means of the tool 70. This cutting can take place in a subsequent station or in the station in which the pressure and counterpressure parts 32, 36 are applied for the first time.
  • the bristle tufts 16 are attached on the back, for example under the action of heat.
  • lid part 40 is sprayed on.
  • the finished brushes are removed and stacked, for example.
  • the transport of the guide members 26 into the first station is not explicitly shown.
  • FIGS. 10 to 13 show an injection molding tool which can be used as a further station in a device comprising several stations for producing brushes.
  • the injection molding tool is shown stylized in FIG. 10 and comprises a multi-part lower mold half 140 and an upper mold half 142, which each have cavities which merge into one another in the closed state of the tool and form a cavity to be ejected.
  • the lower mold half 140 comprises at least two parts, namely a first mold part 144, which is shown in more detail in FIGS. 11 and 13, and a second mold part 146.
  • the mold parts 140, 142 comprise a plurality of cavities 156 arranged next to one another.
  • the first molded part 144 has in the region of each cavity 146 an opening 148 which extends from the cavity 146 and which serves to receive the bristle tufts 16 of a base part 14.
  • the edge 150 which is recessed and part of the cavity 146, surrounds the respective opening 148. This edge 150 serves as a support and support surface for the bristled base part 12.
  • the cavity 146 also has a neck portion 152 as a transition between brush head and brush handle. As is shown in FIG. 10, this neck section 152 merges into the section 156 of the cavity in the second molding 146 which defines or receives the stem of the brush.
  • only one opening 148 is provided for receiving all bristle tufts 16 of a base part 12. This makes the production of the first molding 144 particularly cost effective.
  • the opening 148 is designed either as a complete passage opening or as a blind hole. In any case, it must be ensured that the opening 148 is deep enough so that the front ends of the bristle tufts 16 do not protrude from the opening and abut an adjacent part such as the bottom of the recess 160 in the second mold part 146 or at the bottom of a blind hole-like opening 148 , The bristle tufts 16 thus project freely downwards.
  • the back not yet overmolded base parts 12 form according to the preferred embodiment of the head and stem of the brush. It is possible that in the head a bristled part is present, which is then encapsulated to form the stem. However, according to the preferred embodiment, the head and stem are integral, and the head has the openings 14 for receiving the bristle tufts 16.
  • the bristled base part 12 is manufactured with the method steps according to the figures 1a to 1g and is in a subsequent Step removed from the guide member 26.
  • the guide member 26 thus does not migrate together with the bristled base member 12 to the injection molding station.
  • Either the bristled base member 12 is then transported by machine or by hand to the first mold part 144 and inserted there into the openings 148, or there is provided an intermediate storage between Beborstungsstation and injection molding in which bristled base members 12 are stored.
  • the base part 12 After insertion into the injection-molded tool, the base part 12 lies in the cavities 146, 156. Subsequently, the upper mold half 142 is moved downwards in order to close the injection-molding tool.
  • the inserted base member 12 can be seen, wherein for simplicity, the base member 12 is shown only in the drawing cut off in the neck region.
  • FIG. 12 also shows the back-side tufts 16 welded together.
  • the base part 12 has the back of a trough-like depression, which is filled with closed injection molding tool by liquid plastic.
  • the injected plastic closes the brush head on the back.
  • portions of, for example, the stem may be overmolded or molded with a second component in this or in another method step.
  • the base part 12 could consist only of the brush head or a part of the brush head, and the remaining partial areas would then be injection-molded in the injection molding tool
  • the base part 12 is supported only at the edge of the opening 148.
  • the bristle tufts 16 are not supported. This considerably simplifies the injection molding tool.
  • the base part 12 lies with its edge closed circumferentially on the likewise closed circumferential edge 150 of the opening 148, so that a sealing effect is achieved.
  • the first mold part 144 is removed with the brush body the injection mold and either transported to another injection molding station or fed as a finished brushes a camp. Since no perforated plates provided with bristled base parts 12 convey base members 12 from the bristle station to the injection molding station, these two stations or machines can operate decoupled from each other. Downtimes of one machine do not stop the other.
  • FIG. 14 it would also be possible to provide support extensions 170 projecting from a bottom of the opening 148 or emanating from the second shaped part 140 in the region of the recess 160 upwardly projecting into the opening in the direction of the base part 12.
  • the support extensions 170 are linear or, as shown, selective support points and preferably run conically towards the base part 12 in order to be able to slide between bristles. Also in this embodiment, however, there is no outgoing at the top 150, bridge-like support that extends between the bristle tufts 16 and the support is used.
  • the opening 148 is so large that all or at least some bristle tufts 16 protrude into the common or common opening.

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten (10) sieht vor, sequenziell Borstenbüschel (16) aus einem Borstenvorrat (44) zu entnehmen, in welchem die Borsten parallel gepackt untergebracht sind. Die entnommenen Borstenbüschel (16) werden mittels einer Transporteinrichtung (18) zu einem Basisteil (12) der Bürste (10) transportiert. Die Borstenbüschel (16) werden sequenziell in zugeordnete Öffnungen (14) von der Rückseite des Basisteils (12) in es hingestoßen. Dabei ist ein Spalt zwischen der Transporteinrichtung (18) und der Öffnung (14) vorgesehen, durch den die Borstenbüschel (16) in die Öffnung (14) eingestoßen werden. Anschließend werden die Borstenbüschel (16) am Basisteil (12) ankerfrei befestigt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Bürsten bekannt. Herkömmlich wird ein Bürstenkörper mit einer Anordnung von Löchern ("Lochmuster") versehen, die der gewünschten Anordnung von Borsten entspricht. Bündel oder Büschel von Borsten werden dann in die Löcher des Bürstenkörpers eingesetzt und darin mittels eingepresster kleiner metallischer Anker oder mittels Schlaufen verankert.
In einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Bürsten, das sich innerhalb nur weniger Jahre durchgesetzt hat und das als AFT-Verfahren (Anchor Free Tufting, Ankerfreies Beborsten) bezeichnet wird, werden die Borstenbüschel an einer kleinen Bürstenkopfplatte ohne die Verwendung von Schlaufen oder Ankern befestigt, und die Trägerplatte wird dann in einen Bürstenkörper oder einen Griff eingesetzt oder an diesem befestigt. In einer Variante des AFT-Verfahrens werden Bürstengriffe mit einem Lochmuster hergestellt, das dem gewünschten Büschelmuster entspricht. Borstenbüschel werden dann in diese Löcher eingesetzt und an den Bürstengriffen befestigt. Die Befestigungsenden der Büschel werden anschließend mit einer kleinen Platte abgedeckt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bürsten, die auf diesem AFT-Verfahren aufbauen.
Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die einfach und vor allem sehr schnell arbeiten und wartungsarm sind. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Zahnbürsten angewandt und sieht folgende Schritte vor: sequenzielles Entnehmen von Borstenbüscheln aus einem Borstenvorrat, in welchem die Borsten parallel gepackt untergebracht sind, Transportieren des entnommenen Borstenbüschels mittels einer Transporteinrichtung zu einem, einen Teil der fertigen Bürste bildenden Basisteil, welches Öffnungen zur Aufnahme von einzelnen Borstenbüscheln hat, sequenzielles Einstoßen des Borstenbüschels in die zugeordnete Öffnung von der Rückseite des Basisteils aus, wobei zwischen der Transporteinrichtung und der Öffnung ein führungsfreier Spalt vorgesehen ist, durch den die Borstenbüschel in die Öffnung eingestoßen werden, und ankerfreies Befestigen der Borstenbüschel am Basisteil.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden nacheinander, das heißt sequenziell, Borstenbüschel aus einem Borstenvorrat, insbesondere einem Magazin, entnommen und zu einem Basisteil transportiert. Dieses Basisteil kann entweder eine Art Platte sein, die dann mit dem Bürstenkörper verbunden wird, oder ein Abschnitt des Bürstenkörpers selbst sein. Die Vorderseite des Basisteils ist diejenige Seite, von der die Borsten der späteren Bürste abstehen, wogegen die Rückseite die üblicherweise geschlossene, das heißt borstenfreie Seite ist. Während im Stand der Technik die einzelnen Büschel entweder über einen vorrichtungsseitigen Träger oder Halter in die Öffnungen gestopft werden, der am Basisteil anliegt, ist beim erfindungsgemäßen Verfahren ein führungsfreier Spalt zwischen dem Basisteil und der Vorrichtung vorhanden. Das Borstenbüschel muss über diesen Spalt aus der Vorrichtung in das Basisteil eingestoßen werden. Ein Verschleiß an der Vorrichtung kann dadurch nicht zustande kommen.
Da die Borstenbüschel sequenziell, das heißt nacheinander einzeln direkt in das Basisteil gestopft werden, ist auch vorrichtungsseitig keine große Anpassung des Werkzeugs an andere Basisteile erforderlich.
Im Stand der Technik wurde darüber hinaus meist mit einem werkzeugseitigen Träger gearbeitet, dessen Öffnungen exakt den Öffnungen im Basisteil entsprachen. Zuerst wurde dieser Träger mit Borstenbüscheln befüllt, und anschließend wurde dieser Träger zum zu befüllenden Basisteil transportiert. Die Herstellung der zahlreichen, in einer Vorrichtung arbeitenden Träger ist relativ teuer. Darüber hinaus ist die Umrüstung der Vorrichtung für andere Bürsten aufwendig.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich diese Umrüstung wesentlich einfacher gestalten. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lage des Basisteils auf das stationäre Werkzeug zum Einstoßen für jedes zu befüllende Loch ausgerichtet und somit bewegt. Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, das Basisteil für das sequenzielle Einstoßen zumindest in zwei Richtungen zu verfahren, um die zu befüllende Öffnung auf das einzustoßende Borstenbüschel auszurichten. Dieses Verfahren ist, wie sich unmittelbar ergibt, sehr leicht an völlig neue Büschelmuster anpassbar.
Insbesondere lässt sich das Verfahren sehr schnell an neue Muster anpassen, wenn das Basisteil unter Verwendung einer frei programmierbaren, wenigstens 2- achsigen Positioniervorrichtung, insbesondere eines frei programmierbaren, vorzugsweise 2-achsigen Industrieroboters, verfahren wird.
Insbesondere von Vorteil ist es, wenn die Borstenbüschel durch einen Büschelabnehmer sequenziell bis in die endgültige Position transportiert werden, aus der sie axial in die zu befüllende Öffnung gestoßen werden. Sowohl für das Vereinzeln der Borstenbüschel als auch für den Transport ist damit nur eine Bewegung erforderlich, die beispielsweise eine Kreisbogenbewegung oder eine Linearbewegung des Büschelabnehmers sein kann.
Der Büschelabnehmer muss auch nicht zwingend hin- und herfahren zwischen der Aufnahmeposition und der Abgabeposition. Es wäre auch denkbar, einen ring- oder kreisförmigen Büschelabnehmer vorzusehen, der permanent in einer Richtung rotiert.
Die verwendeten Borsten sind aus Kunststoff.
Das rückseitige Stopfen der Borstenbüschel hat den Vorteil, dass die Büschel dank eines üblicherweise vorderseitigen Anschlages soweit vorderseitig aus dem Basisteil herausragen, wie es gewünscht ist, unabhängig von den Längen- toleranzen der einzelnen Borsten. Darüber hinaus lassen sich optional auch Borsten mit vorbearbeiteten Borstenspitzen, zum Beispiel abgerundeten, zugespitzten Borstenspitzen oder dergleichen verwenden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird während des Einschiebens der Büschel in das Basisteil in der Transporteinrichtung ausschließlich axialer Druck auf das Borstenbüschel ausgeübt. Das heißt, das Borstenbüschel wird nicht radial geklemmt. Beim Klemmen könnte sich nämlich das Büschelende im Spalt aufweiten, was das Einführen in die Öffnungen erschweren würde. Eine solche radiale Klemmkraft wird insbesondere bei sogenannten Spannrahmen auftreten.
Die Spalthöhe, senkrecht zur Rückseite des Basisteils gemessen, sollte insbesondere größer als der halbe Durchmesser des Borstenbüschels sein, insbesondere sollte der Spalt mehr als das Doppelte des Querschnitts der Öffnungen im Basisteil sein.
Der Spalt besteht zwischen dem Rand der Öffnungen und der Transporteinrichtung, insbesondere jedoch ist der Spalt sogar so groß, dass die Vorrichtung von der Rückseite des Basisteils vollständig beabstandet ist.
Da das Basisteil üblicherweise eine geringe Dicke hat und die Länge der Öffnungen, über die die Büschel gehalten werden, ebenfalls entsprechend gering ist, sieht ein vorteilhafter Verfahrensschritt vor, dass vorrichtungsseitig ein Führungsteil mit Durchgangslöchern vor dem Einschieben der Borstenbüschel an der Vorderseite des Basisteils positioniert wird. Die Borstenbüschel werden über die Öffnungen in die Durchgangslöcher im Führungsteil eingesteckt. Vorzugsweise, was jedoch nicht zwingend der Fall ist, ragen die Büschel vorderseitig auch noch aus dem Führungsteil heraus.
Die vorderseitigen Enden der Büschel können während oder nach dem Bestücken des Basisteils ein profiliertes Druckteil kontaktieren, um eine profilierte Bürstenfläche zu schaffen. Die Bürstenfläche ist die vorderseitige Bearbeitungs- fläche der Bürste, die durch die Borstenenden gebildet wird. Dieses Druckteil kann entweder bereits beim Stopfen vorhanden sein und als Anschlag dienen oder nach dem Stopfen gegen die Borsten gedrückt werden, damit diese an dem Druckteil anliegen und die Form des Druckteils abbilden.
Die rückseitig aus den Öffnungen des Basisteils herausragenden Borsten- büschel werden gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach dem Einstoßen abgeschnitten. Die Toleranzen der einzelnen Borstenlängen werden dadurch vollständig kompensiert, denn auf der Vorderseite kann über das Druckteil eine genaue Längenanpassung erfolgen, rückseitig wird dann einfach abgeschnitten. Dieses Abschneiden kann über spanende Werkzeuge erfolgen oder aber über ein beheiztes Werkzeug, insbesondere ein sogenanntes heißes Messer. Es erfolgt ein Kontakt zwischen dem heißen Werkzeug und den einzelnen Büscheln, wobei die Standzeit des Schneidwerkzeugs sehr hoch ist. Die Borstenbüschel werden rückseitig befestigt, beispielsweise durch thermisches Verschmelzen und/oder Verkleben und/oder auch Einbetten in eine angespritzte Kunststoffmasse. Natürlich lassen sich diese Befestigungsverfahren auch beliebig miteinander kombinieren.
Wie bereits zuvor erläutert, sind die in das Basisteil eingestopften Borsten vorzugsweise bereits vorab vorgerundet oder vorbearbeitet.
Während des Abschneidens werden die Büschel gemäß einer Ausführungsform nur radial vom Basisteil und, falls vorhanden, dem Führungsteil gehalten. An den beiden Enden ist keine seitliche Fixierung vorgesehen, die Enden liegen lediglich stirnseitig an der Vorrichtung an und werden damit axial fixiert. Die Rückseite der Borstenbüschel und des Basisteils wird abgedeckt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Bürstenkörper im Bereich der rückseitigen Büschelenden eine Vertiefung hat, die durch ein vorgefertigtes oder angespritztes Deckelteil geschlossen wird. Eine weitere Möglichkeit der Abdeckung des Borstenbüschels auf der Rückseite besteht darin, ein vorgefertigtes Deckelteil auf seiner dem Basisteil zugewandten Seite mit angeformten Vorsprüngen, sogenannten Opferstrukturen, auszubilden, die beim anschließenden Erhitzen weich werden, insbesondere flüssig werden, um dann gegen das Basisteil oder, allgemeiner, gegen den Bürstenkörper gedrückt zu werden. Sind Basisteil und Bürstenkörper zwei verschiedene Teile, so kann natürlich auch der Bürstenkörper mit derartigen Opferstrukturen versehen werden, um nach ihrem Erhitzen mit dem unter Umständen auch erhitzten Basisteil verbunden zu werden. Dieses Deckelteil kann mit abstehenden Reinigungsvorsprüngen in beliebiger Form ausgestattet sein, um als Zungenreiniger oder dergleichen verwendet zu werden.
Alternativ hierzu wird das Basisteil umspritzt. Ist das Basisteil nicht gleichzeitig bereits am Bürstenkörper, sondern ein am Rest des Bürstenkörpers zu befestigendes Teil, kann das Basisteil beim Herstellen des Bürstenkörpers umspritzt werden. Das Umspritzen des Basisteils ist aber nicht auf diese Variante beschränkt. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Borstenbüschel rückseitig ankerlos befestigt werden, insbesondere durch Verschmelzen und/oder Verkleben und dass das bestückte Basisteil anschließend aus einer Beborstungsstation in eine Kavität einer Formhälfte eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt wird und dabei mit seinem Rand am Rand einer von der zugeordneten Kavität ausgehenden Öffnung aufliegt und die Borstenbüschel in die Öffnung ragen. Rückseitig wird ein Bürste nabschnitt an das Basisteil angespritzt, der die Borstenbüschel abdeckt. Durch die Erfindung wird der Aufwand, der für die Herstellung der Trägerplatten erforderlich ist, deutlich reduziert, denn die Trägerplatten wandern nicht mehr von der Beborstungsmaschine zum Spritzgusswerkzeug, wodurch die Taktungen von Spritzgusswerkzeug und Beborstungsmaschine nicht mehr zwangsläufig miteinander gekoppelt sein müssen. Im Stand der Technik wurden die Borstenenden der Borstenbüschel zuerst miteinander verschmolzen, was üblicherweise in der mit den Borstenbüschel bestückten, aufwendig herzustellenden Lochplatte erfolgte. Anschließend wurde diese Lochplatte in ein Spritzgusswerkzeug transportiert, um die Büschel zu umspritzen. Das beborstete Basisteil wurde im Stand der Technik immer samt Trägerplatte in ein Spritzgusswerkzeug oder eine weitere Station eines Spritzgusswerkzeuges transportiert. Die Trägerplatte diente der Abstützung gegen den Spritzdruck beim Spritzgießen des Bürstenkörpers (Kopf und Stiel). Die vorliegende Erfindung sieht jedoch vor, diese mit dem Lochbild der Bürste versehenen Trägerplatten beim Herstellen des Bürstenkörpers nicht mehr als Abstützplatten im Spntzgießwerkzeug vorzusehen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hingegen in einer Formhälfte des Spritzgusswerkzeugs eine Öffnung (vorzugsweise eine einzige Öffnung) im Bereich der auszuspritzenden Kavität vorgesehen, in die die mehreren Borstenbüschel hineinragen. Das Basisteil liegt ausschließlich oder fast ausschließlich nur mit seinem umlaufenden Rand am Rand der von der Kavität ausgehenden Öffnung auf und wird vorzugsweise nur an diesem Rand abgestützt.
Das Basisteil wird randseitig in der Kavität gehalten.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform liegt das Basisteil mit seinem Rand geschlossen umlaufend am ebenfalls geschlossen umlaufenden Rand der Öffnung an, sodass eine Abdichtwirkung erzielt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Lochplatten nicht mehr zwischen Beborstungsmaschine und Spritzgusswerkzeug zirkulieren, kann die gesamte Herstellung und die gesamte Vorrichtung mit deutlich weniger Lochplatten auskommen. Es ist jetzt auch möglich, die beborsteten Basisteile in einem Zwischenspeicher oder Pufferspeicher zu lagern. Bei Wartungsarbeiten am Spritzgusswerkzeug oder der Beborstungsmaschine kommt es deshalb nicht zum Stillstand der jeweils anderen Maschine, was die Flexibilität insgesamt deutlich erhöht.
Vorzugsweise sind mehrere Kavitäten in der Formhälfte der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhanden, um die Ausstoßrate der gesamten Vorrichtung zu erhöhen.
Die Formhälfte mit der wenigstens einen Kavität kann auch, und dies ist bevorzugt, mehrteilig ausgebildet sein. Ein erstes und ein zweiten Formteil, gegebenenfalls auch weitere Formteile mit insbesondere mehreren nebeneinander angeordneten Kavitäten oder Reihen von Kavitäten, können verwendet werden. Die einer Bürste zugeordnete Kavität ist dann in mehrere Abschnitte unterteilt, beispielsweise in einen Abschnitt im ersten und in einen Abschnitt im zweiten Formteil. Diese Kavitäten gehen ineinander über und bilden die Gesamtkavität der Formhälfte. Das erste Formteil ist aber vom zweiten Formteil trennbar und dient u.U. als Transportmittel oder Ausstosswerkzeug für das oder die in ihm sitzenden Basisteile. Damit kann das erste Formteil unabhängig vom zweiten Formteil zuerst mit den beborsteten Basisteilen bestückt und erst anschließend an das zweite Formteil angekoppelt werden, nämlich unmittelbar vor dem Spritzgießen. Da das erste Formteil aber aufgrund des fehlenden Lochbildes sehr einfach herzustellen ist, können verhältnismäßig preisgünstig viele erste Formteile hergestellt und verwendet werden, was die Taktzeit und Flexibilität der gesamten Vorrichtung deutlich verbessert.
Es ist jedoch nicht auch möglich, jede Formhälfte einstückig auszuführen. Der Bürstenkörper wird dann in die Formhälfte gelegt und dieser nach dem Spritzen entnommen
Zu betonen ist, dass gemäß der bevorzugten Ausführungsform im Spritzgusswerkzeug der sogenannte Bürstenkörper gespritzt werden könnte, der ein- oder mehrkomponentig ausgeführt sein kann. Dieser Bürstenkörper ist üblicherweise der Bürstengriff, der Bürstenhals und ein Teil des Bürstenkopfes. Der andere Teil des Bürstenkopfes wird durch das Basisteil gebildet.
Es ist jedoch auch eine Ausführungsform sinnvoll, insbesondere bei preisgünstigeren Bürsten, bei der das Basisteil selbst bereits fast den gesamten Kopf und im Wesentlichen den gesamten Griff oder Stiel der Bürste aufweist. Dieses Basisteil bildet dann natürlich auch einen Bürstenabschnitt und wird beborstet und anschließend zumindest im rückseitigen Kopfbereich oder auch im Stilbereich umspritzt.
Einige der Öffnungen im Basisteil können büschelfrei bleiben und durch Spritzen geschlossen werden. Damit lassen sich bei gleichem Basisteil unterschiedliche Borstenbüschelanordnungen realisieren. Alternativ oder zusätzlich zum Schließen der büschelfreien Öffnungen können elastomere Profilteile, die beliebige Querschnittsformen haben, ein- oder angespritzt werden oder in Öffnungen befestigt werden. Diese Profilteile sind keine Borsten, sondern andersartige Profilteile mit kleinerer oder größerer Querschnittsfläche als die üblichen Borsten. Die Teile können beispielsweise auch eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform besitzen. Insbesondere werden solchen Profilteile verwendet, um eine Zahnfleisch massierende Wirkung hervorzurufen.
Die vorerwähnte andere Möglichkeit, die büschelfreien Öffnungen zu schließen, besteht im rückseitigen Anspritzen von Kunststoff. Dabei können entweder nur die büschelfreien Öffnungen geschlossen werden, oder es können vorderseitig abstehende Profilteile gleichzeitig mit angespritzt werden. Das vorderseitige Führungsteil kann hierbei als Spritzgussform dienen.
Die Borstenbüschel werden seitlich zur Borstenlängsrichtung aus dem Borsten- vorrat separiert und insbesondere einzeln über die Transporteinrichtung zu den Öffnungen verfahren. Es werden für die Transporteinrichtung also keine im Stand der Technik bekannte Transportröhrchen verwendet, die in Borstenlängsrichtung in den Vorrat eintauchen und ein Büschel von Borsten in sich aufnehmen und klemmen. Durch die seitliche Entnahme lassen sich einerseits hohe Taktzeiten verwirklichen und andererseits werden die Büschel deutlich weniger oder überhaupt nicht zusammengedrückt, was ihre Positionierung beim Einfahren in die Öffnungen verbessert.
Die Erfindung schafft darüber hinaus auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Bürsten, insbesondere eine sogenannte Bürstenherstellungsmaschine, die vorzugsweise das zuvor erwähnte erfindungsgemäße Verfahren benutzt. Die Vorrichtung umfasst ein Magazin mit einem Borstenvorrat, in welchem Borsten parallel gepackt untergebracht sind, eine Entnahmevorrichtung für Borstenbüschel, die Borstenbüschel sequenziell seitlich zu ihrer Längserstreckung aus dem Borstenvorrat nimmt, eine Transporteinrichtung zum Transport der einzelnen Borstenbüschel zu einer Stopfstation, wobei die Stopfstation einen Halter für zu verbauende Basisteile der Bürste aufweist, und Mittel, über die die Borstenbüschel sequenziell unter Überbrückung eines führungsfreien, an die Rückseite des Basisteils angrenzenden Spalts von der Rückseite her in das Basisteil eingeführt und durchgesteckt werden.
Die Vorrichtung umfasst insbesondere eine geschlossen umlaufende Aufnahmevorrichtung, beispielsweise einen Aufnahmetisch, eine Kette, einen Indextisch oder, allgemeiner, eine Art Kreis mit Aufnahmen für die Basisteile, auf dem diese verfahren werden, um einzelne Stationen, z.B. zum Abschneiden der Borstenbüschel und Befestigung der Büschel sowie gegebenenfalls dem Schließen des rückseitig offenen Bürstenkörpers oder Anspritzen des Bürstenkörpers zu durchlaufen.
Bevorzugt ist die Entnahmevorrichtung in die Transporteinrichtung integriert.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Transporteinrichtung die Büschel längs einer linearen oder kurvenförmigen Bahn zur Stopfstation verfährt. Solche sogenannten Büschelabnehmer sind in der EP 0 972 465 B1 gezeigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner vorzugsweise einen Büschelabnehmer, der die Büschel sequenziell bis in die endgültige Position transportiert, aus der sie axial in die zu befüllende Öffnung gestoßen werden. Eine Übergabe nach dem Vereinzeln der Borstenbüschel auf eine andere Vorrichtung oder einen Träger, die die Büschel bis in die Position unmittelbar vor dem Einstoßen bringt, entfällt damit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst darüber hinaus auch eine Station, bei der das Basisteil für das sequenzielle Einstoßen zumindest in zwei Richtungen verfahren wird, um die zu befüllende Öffnung auf das einzustoßende Borstenbüschel auszurichten, wobei diese Station insbesondere einen frei programmierbaren, vorzugsweise 2-achsigen Industrieroboter zur Verschiebung des Basisteils hat. Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, eine Schneidvorrichtung in die Vorrichtung zu integrieren, mit der die rückseitig aus dem Basisteil überstehenden Borsten abgeschnitten werden. Die Schneidvorrichtung wird insbesondere abstütz- körperfrei quer zu den Borsten verfahren. Im Stand der Technik werden die Borsten rückseitig abgeschnitten, indem eine vorrichtungsseitige Trägerplatte, durch die die Büschel hindurchragen, als Gegenmesser wirkt. Diese Platte stabilisiert die Büschel, und an der Oberfläche der Platte wird ein Messer entlanggefahren, welches die Büschel abschneidet. Diese Art des Schnittes ist zwar zuverlässig, führt aber zur Abnützung der Schneidvorrichtung und ist daher wartungs- und ersatzteilintensiver als die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der keine Trägerplatte am Werkzeug vorgesehen ist.
Wie sich herausgestellt hat, ist dieses abstützfreie Schneiden vorzugsweise durch ein beheizbares Werkzeug leicht zu realisieren, bei der das heiße Werkzeug die Borsten kontaktiert und abschneidet. Das beheizbare Werkzeug ist insbesondere mit einem stromdurchflossenen Heizdraht ausgebildet, der ein Runddraht oder ein Flachdraht sein kann, wobei in Versuchen mit dem Flachdraht sehr gute Ergebnisse erzielt wurden.
In einer Befestigungsstation für die Borstenbüschel werden die Borsten büschelweise oder insgesamt miteinander verschweißt und oder verklebt und/oder vergossen.
Das vorrichtungsseitige Führungsteil, welches zur Vorderseite des Basisteils zuführbar ist, wird zusammen mit dem Basisteil von Station zu Station weiterbewegt und positioniert die Büschel.
Um die Lage der vorderseitigen Enden der Borsten eindeutig zu machen, insbesondere bei einer profilierten Bürstenfläche, weist die Vorrichtung ein zustellbares profiliertes Druckteil auf, das die Borstenbüschel während oder nach dem Stopfen kontaktiert. Ein Gegendruckteil kann von der Rückseite gegen die Büschel gefahren werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figuren 1a bis 1 h aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, - Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Station der erfindüngs- gemäßen Vorrichtung, in der Borstenbüschel einem Magazin entnommen werden,
- Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Station nach Figur 2 mit einigen weggelassenen Teilen, - Figur 4 eine vergrößerte Detailansicht von Figur 3,
- Figur 5 eine Schnittansicht durch die Station nach Figur 3,
- Figur 6 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Station der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der Borsten geschnitten werden,
- Figur 7 eine Detailschnittansicht durch die Station von Figur 6, - Figuren 8a bis 8c aufeinanderfolgende Schritte in der Station nach Figur 6 mit einem anderen Messer,
- Figur 9 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
- Figur 10 eine perspektivische Ansicht eines Spritzgusswerkzeugs als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, - Figur 11 eine Draufsicht auf ein Formteil des Spritzgusswerkzeugs nach Figur 10,
- Figur 12 eine Draufsicht auf beborstete Basisteile, welche in das Formteil nach Figur 11 eingelegt sind,
- Figur 13 eine Unteransicht des mit Basisteilen versehenen Formteils nach Figur 12, und
- Figur 14 eine alternative Ausführungsform zu Figur 11 , bei der zusätzlich Abstützfortsätze in die Öffnung des Formteils hineinragen.
In Figur 1 sind mehrere aufeinanderfolgende Schritte zum Herstellen von Bürsten, hier in Form von Zahnbürsten, dargestellt. Die Bürste hat einen Bürsten- körper 10 mit einem Bürstenkopf, der im Folgenden ein Basisteil 12 bildet. Das Basisteil 12 hat zahlreiche Durchgangsöffnungen 14, die mit Borstenbüscheln 16 befüllt werden, welche am Basisteil 12 befestigt werden.
In Figur 1 ist zu erkennen, dass eine Transporteinrichtung 18, die im Folgenden noch näher erläutert wird, einzelne Borstenbüschel 16 herantransportiert, die durch eine Vorrichtung aus der Transporteinrichtung 18 in die Öffnungen 14 von der Rückseite des Basisteils 12 aus eingestoßen werden.
Die Transporteinrichtung 18 weist hierzu eine Aufnahmeöffnung 22, welche mit einem Borstenbüschel 16 gefüllt und zum Basisteil 12 bewegt wird, auf. Die Vorrichtung 20 umfasst einen linear verfahrbaren Stößel 24, welcher axial in die Aufnahmeöffnung 22 eingeschoben wird, um das Borstenbüschel 16 in die mit der Aufnahmeöffnung 22 fluchtende Öffnung 14 des Basisteils 12 hineinzustoßen. Das Basisteil wird längs zweier Achsen bewegt und mit der zu befüllenden Öffnung 14 auf das einzustoßende Borstenbüschel 16 ausgerichtet. Wie in Figur 1a zu sehen ist, ist auf der Vorderseite des Basisteils 12 ein vorrichtungsseitiges Führungsteil 26, vorzugsweise in Kontakt mit der Vorderseite des Basisteils 12, angeordnet, dessen Durchgangslöcher 28 mit den zu bestückenden Öffnungen 14 fluchten.
Beabstandet vom Führungsteil 26 liegt ein Anschlagteil 30. Die Borstenbüschel 16 werden so tief in das Basisteil 12 und das Führungsteil 26 von der Rückseite des Basisteils 12, das heißt von der Rückseite der Bürste 10, hineingestoßen, dass sie vorderseitig aus dem Führungsteil 16 wieder herausragen und gegen das Anschlagteil 30 stoßen.
Sobald alle zu bestückenden Öffnungen 14 mit Borstenbüscheln 16 versehen sind, ist der in Figur 1 b komplett bestückte Zustand erreicht.
Zu betonen ist, dass je nach Ausführungsform der Bürste 10 nicht alle Öffnungen 14 mit Borstenbüscheln 16 befüllt sein müssen. Zur Ermöglichung von Varianten von Büschelmustern und anderen Geometrien der Borsten ist es möglich, wahlweise verschiedene Öffnungen 14 mit Borstenbüscheln 16 zu bestücken.
In dem in Figur 1c gezeigten nächsten Verfahrensschritt wird das Anschlagteil 30 entfernt. Anstatt dessen wird von der Vorderseite axial zu den Borstenbüscheln 16 ein Druckteil 32 nach oben gefahren, sodass es sämtliche Borstenbüschel 16 kontaktiert. Die Oberseite des Druckteils 32 ist profiliert, um eine komplementäre Bürstenfläche (gebildet durch die vorderseitigen Enden der Borstenbüschel 16) zu bilden. Durch das Druckteil 32 werden die Borstenbüschel 16 zum Teil wieder nach oben gedrückt und stehen ungleichmäßig rückseitig gegenüber dem Basisteil 12 heraus.
Optional kann auf dieser Rückseite ein zum Druckteil komplementäres Gegen- druckteil 36 vorgesehen sein, sodass die Borstenbüschel 16 axial zwischen Druckteil 32 und Gegendruckteil 36 möglichst spielfrei fixiert sein können.
Um einen Toleranzausgleich aufgrund der unterschiedlichen Längen der einzelnen Borsten zu erzielen, wäre es denkbar, eines der Druckteile 32, 36 entweder elastisch oder elastisch gelagert auszuführen. Aufgrund des Druckteils 32 weisen die vorderseitigen Enden der Borstenbüschel 16 eine exakte Ausrichtung zum Basisteil 12 auf.
Im nächsten Schritt, der im Folgenden noch deutlicher erläutert wird, werden die rückseitig gegenüber dem Basisteil 12 abstehenden Borstenbüschel 16 abgeschnitten (Figur 1d), sodass die entstehenden freien Enden knapp oberhalb des Basisteils 12 liegen.
Im nächsten Verfahrensschritt, der in der darauffolgenden Station ausgeführt werden könnte, werden Borstenbüschel 16 rückseitig befestigt. Diese Befestigung erfolgt zum Beispiel durch Verschweißen.
Eine Möglichkeit des Verschweißens ist in Figur 1e gezeigt, bei der eine heiße Platte 38 gegen die Borstenbüschel 16 gedrückt wird. Die rückseitigen Enden der aus einem Thermoplast bestehenden Borsten verschmelzen miteinander, vorzugsweise unter Bildung einer durchgehenden Schicht 40 (siehe Figur 1f). Während dieses Befestigungsvorgangs und auch während des vorhergehenden Schneidvorgangs bleibt vorzugsweise das Druckteil 32 an den Borstenbüscheln 16. Das Druckteil 32 kann nun entfernt werden (Figur 1g), und anschließend wird ein rückseitiges Deckelteil 40 auf die Rückseite des Basisteils 12, zumindest im Bereich der miteinander verschweißten Enden der Borstenbüschel 16, aufgebracht. Dieses Deckelteil 40 kann ein vorgefertigtes Teil sein. Alternativ hierzu kann das Deckelteil 40 auch durch Anspritzen an das Basisteil 12 oder an den Bürstenkörper hergestellt werden. Auch die zuvor erwähnte Verwendung von Opferstrukturen am Deckel oder am Bürstenkörper kann natürlich verwendet werden. Während der vorhergehenden Verfahrensschritte bleibt vorzugsweise (nicht einschränkend zu verstehen) das Führungsteil 26 an dem Basisteil 12, um für eine Abstützung und Abdichtung zu sorgen.
Im Folgenden werden einzelne der zuvor gerade erläuterten Verfahrensschritte noch etwas detaillierter dargestellt und beschrieben.
So zeigt Figur 2 nähere Details einer möglichen Ausführungsform der Station der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der die Borstenbüschel 16 vereinzelt und zum Basisteil 12 transportiert werden. Die Vorrichtung hat hierzu eine eigene Station mit einem Magazin 42, in dem ein Borstenvorrat 44 untergebracht ist. Die Borsten sind im Magazin 42 parallel ausgerichtet und ungruppiert untergebracht. Sie werden durch angepasste Druckmittel in Richtung zur Transporteinrichtung 18 gedrückt.
Die Transporteinrichtung 18 umfasst im vorliegenden, ebenfalls nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiel eine um eine Schwenkachse 46 zu verschwenkende Entnahmevorrichtung 48 mit einem plattenförmigen Bündelabnehmer, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein sogenannter Kreisbogen, der eine Aufnahmeöffnung 50 für ein Borstenbüschel 16 hat. Die Aufnahmeöffnung 50 ist auf der dem Bürstenvorrat 44 zugewandten Seite offen. Wenn der Bündelabnehmer nach rechts, bezogen auf Figur 2, geschwenkt wird, kommt die Aufnahmeöffnung 50 in Kontakt mit dem Borstenvorrat 44. Aufgrund der Vorspannung des Borstenvorrats 44 in Richtung zu dieser Aufnahmeöffnung 50 drücken sich so viele Borsten in die Aufnahmeöffnung 50, dass diese komplett gefüllt ist.
Die Vereinzelung der Borstenbüschel 16 erfolgt somit lateral zur Längs- erstreckung der Borsten, die im vorliegenden Fall senkrecht zur Zeichnungsebene wäre. Wenn die Aufnahmeöffnung 50 mit Borsten gefüllt ist, wird sie im Uhrzeigersinn geschwenkt und in die in Figur 2 gezeigte Stellung bewegt. Eine Führungsplatte 52, die an die Form der Platte 48 angepasst ist, sorgt dafür, dass keine Borsten aus der Aufnahmeöffnung 50 herausfallen können. Alternativ zur kurvenförmigen Bahn, die die Transporteinrichtung 18 in den Ausführungsformen aufweist, kann auch ein Linearverfahren erfolgen.
Von der Transporteinrichtung 18 werden die Borstenbüschel 16 direkt, ohne Zwischenschaltung einer Trägerplatte oder dergleichen, unmittelbar in das Basisteil 12 gestoßen. Zu beachten ist, dass die einzelnen Borstenbüschel sequenziell dem Magazin 42 entnommen werden und mit dem Büschelabnehmer bis in ihre endgültige Position vor dem Einstoßen transportiert werden. Eine Übergabe an Zwischenträger wird hier vermieden. Da das Basisteil 12 jedoch zahlreiche Öffnungen 14 besitzt, die nacheinander mit Borstenbüscheln 16 gefüllt werden müssen, wird das Basisteil 12 in zwei Richtungen X, Y bewegt. Damit werden zu befüllende Öffnungen 14 zu der Aufnahmeöffnung 50 und dem nächsten einzustoßenden Borstenbüschel 16 ausgerichtet. Die entsprechende Station weist vorzugsweise einen sogenannten X-Y- Schlitten auf, auf dem die Basisteile 12 befestigt und in einer Ebene verfahren werden können. Ein sogenannter X- Y-Schlitten ist eine einfache Ausführungsform einer frei programmierbaren, wenigstens 2-achsigen Positioniervorrichtung, insbesondere eines frei programmierbaren 2-achsigen Industrieroboters. Figur 3 zeigt das Magazin 42 mit dem Büschelvorrat 44 in Perspektivansicht. Zur Verdeutlichung der gesamten Station sind mehrere Teile weggelassen worden.
Figur 3 zeigt ferner ein Borstenbüschel 16, welches gerade von der Vorrichtung 20 in eine Öffnung des Basisteils 12 hineingestoßen wird. Ein Halter 54 positioniert und arretiert das Führungsteil 26 an einer Ausrichteinheit, zum Beispiel einem X-Y- Schlitten, über den die Ausrichtung des Basisteils 12 zur Aufnahmeöffnung 50 erfolgt.
Figur 4 zeigt, dass die Borstenbüschel 16 nach dem Einstoßen in die Öffnungen 14 des Basisteils 12 aus dem Führungsteil 26 vorderseitig herausragen. Die Borstenbüschel 16 stehen aber auch rückseitig gegenüber dem Basisteil 12 vor, entweder direkt nach dem Einstoßen oder nach dem Hochfahren des Druckteils 32.
Das Bestücken mit den Borstenbüscheln 16 ist in Figur 5 noch detaillierter dargestellt. Zu erkennen ist dabei, dass die in der Transporteinrichtung 18 untergebrachten Borstenbüschel 16 vor dem Einführen in die Öffnungen 14 von der Rückseite des Basisteils 12 beabstandet sind. Die Transporteinrichtung ist vom Basisteil 12 im Bereich der Öffnungen 14 über einen Spalt 60 mit der Spaltdicke d beabstandet. Dieser Spalt 60 wird durch kein Führungsteil oder dergleichen überbrückt. Auch gegenüber dem restlichen Basisteil 12 ist die Transporteinrichtung 18 beabstandet. Ein entsprechender Spalt D zeigt den geringsten Abstand zwischen der Transporteinrichtung 18 und der Rückseite des Basisteils 12. Optional könnte dieser Spalt D auch null sein, wobei der Spalt 60 aber stets vorhanden ist. Beim Einstoßen der Borstenbüschel 16 müssen diese folglich den Spalt 60 frei überbrücken.
Zur einfachen Einführung der Borstenbüschel 16 sind die Öffnungen 14 vorzugsweise rückseitig mit einer sich erweiternden Anfasung 62 versehen.
Auch zu erkennen ist in Figur 5, dass das Basisteil 12 rückseitig eine Vertiefung 64 im Bereich der Öffnungen 14 aufweist. In diese Vertiefung 64 wird das Deckelteil 14 eingebracht oder angespritzt.
Die Transporteinrichtung 18 ist so ausgeführt, dass während des Einschiebens der Borsten in die Öffnungen 14 in der Transporteinrichtung 18 ausschließlich axialer Druck (das heißt Druck in Borstenlängsrichtung) auf das einzuführende Borstenbüschel 16 ausgeübt wird. Das bedeutet, die Wand um die Aufnahmeöffnung 50 herum ist starr, es wird keine radiale Klemmkraft auf die Borsten ausgeübt. Die einzige Klemmkraft wird durch die Vorspannung im Borstenvorrat 44 erzielt, die beim Vereinzeln der Borsten sozusagen in die Aufnahmeöffnung 50 weitergeleitet wird. Das Abschneiden der Borstenbüschel 16 erfolgt vorzugsweise in einer eigenen Station der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar vorzugsweise mittels eines beheizten Werkzeugs.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform eines solchen beheizten Werkzeugs 70, das einen stromdurchflossenen, heißen Draht umfasst. Dieser Draht wird im Wesentlichen parallel zur Rückseite des Basisteils 12, möglichst knapp am Basisteil 12 entlang verfahren und trennt die überstehenden Borstenenden ab. Dabei können Borsten auch teilweise miteinander verschmelzen.
Figur 7 zeigt die Wärmeeinwirkungen auf noch nicht abgeschnittene Borstenbüschel 16, die miteinander verschmelzen. Darüber hinaus können aber auch die bereits abgetrennten Enden der im Basisteil 12 verbleibenden Borstenbüschel 16 verschmelzen, was jedoch für die Positionierung und Befestigung von Vorteil ist.
Während in den Figuren 5 und 6 ein im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmiger Draht als Werkzeug 70 dargestellt ist, ist in den Figuren 8a bis 8c eine alternative Ausführungsform mit einem sogenannten Flachdraht zu sehen. Dieser ebenfalls stromdurchflossene, beheizte Draht wird messerartig schräg zu den abzutrennenden Borsten gestellt.
In den Figuren 5 bis 8 ist auch zu erkennen, dass die Borstenbüschel 16 im Bereich ihrer Schnittstelle seitlich nicht abgestützt sind. Auch das Werkzeug 70 wird im Bereich des Basisteils 12 nicht abgestützt, sodass kein Verschleiß beim Schneiden auftritt. Das Schneiden erfolgt sozusagen abstützkörperfrei.
Die Borstenbüschel 16 sind entweder seitlich nur durch das Basisteil 12 (siehe Figuren 8a bis 8c) oder durch das Basisteil 12 und das Führungsteil 26 gehalten. In Axialrichtung sind die Borstenbüschel 16 zwischen dem Druckteil 32 und dem Gegendruckteil 36 positioniert. Diese Positionierung sollte, was jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist, auch während des Schneidens gewährleistet sein.
Um zu verhindern, dass die abgetrennten Enden der Borstenbüschel 16 auf das Basisteil 12 fallen, wird das Schneiden vorzugsweise über Kopf, das heißt mit der Rückseite nach unten durchgeführt (siehe beispielsweise Figur 8). Damit fallen die abgetrennten Enden 72 einfach nach unten.
Das Befestigen der Borstenbüschel 16 am Basisteil 12 erfolgt, wie gesagt, entweder durch Verschweißen und/oder durch Verkleben und/oder durch Vergießen, beispielsweise während der Erzeugung des Deckelteils 40. Das Deckelteil 40 kann insbesondere rückseitig abstehende Reinigungsvorsprünge 80 haben zur Bildung eines Zungenreinigers. Alternativ kann das zugeführte Deckelteil 40 nachträglich eingepresst werden oder verklebt werden, auch unter Verwendung von vorerwähnten Opferstrukturen.
Nicht alle Öffnungen 14 müssen über ein Borstenbüschel 16 verschlossen werden. Es kann, wie anfangs bereits erwähnt, auch die eine oder andere Öffnung 14 ungefüllt bleiben. Beim späteren Verkleben oder Vergießen bzw. Hinterspritzen wird die entsprechende Öffnung 14 dann geschlossen.
Darüber hinaus ist es auch möglich, dass einige Öffnungen mit einem elastomeren Profilteil 82 bestückt werden, wie es beispielhaft in Figur 6 dargestellt ist. Die entsprechende Öffnung 14 im Basisteil 12 entspricht dabei diesem einstückigen Profilteil, dessen Querschnitt deutlich größer als der eines Borstenbüschels 16 ist. Das Profilteil 82 kann als Massagefortsatz für Zahnfleisch oder dergleichen dienen. Das Profilteil 82 kann entweder schon vorgefertigt sein und dann in die Öffnung montiert werden oder sofort in/an die Öffnung angespritzt werden.
In Figur 9 ist eine Vorrichtung zum Herstellen der Bürsten nach dem vorbeschriebenen Verfahren dargestellt. Diese Vorrichtung ist als ein Werkzeug ausgeführt, z.B. mit einem rotierenden Tisch 100. Vorzugsweise außerhalb des Werkzeugtischs 100 wird über die Entnahmevorrichtung 48 und die Transporteinrichtung 18 jedes Borstenbüschel 16 einzeln zu dem Basisteil 12 (hier dem Bürstenkörper 10) verfahren, wobei zuvor der Bürstenkörper 10 auf das Führungsteil 26 aufgesetzt wird. Ein Magazin mit leeren Führungsteilen 26 kann vorhanden sein und ist zur Steigerung der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt.
Wie bereits erwähnt, wird in der Zuführstation jedes einzelne Borstenbüschel 16 in die zugeordnete Öffnung 14 gestopft, indem das seitlich gehaltene Führungsteil 26 in X- und Y-Richtung verfahren wird.
Das fertig bestückte Basisteil 12 wird dann zu dem Werkzeugtisch 100 verfahren und an diesem angebracht. Der sich drehende Werkzeugtisch 100 transportiert einen oder mehrere der Basisteile 12 zu einer Station, in der gemäß Figur 1c Druck- und Gegendruckteil 32, 36 die Büschel ausrichten.
Danach werden die Büschel rückseitig abgeschnitten mittels des Werkzeugs 70. Dieses Abschneiden kann in einer darauffolgenden Station oder aber in der Station erfolgen, in der Druck- und Gegendruckteil 32, 36 erstmals aufgebracht werden.
Anschließend werden die Borstenbüschel 16 rückseitig befestigt, zum Beispiel unter Hitzeeinwirkung.
Schließlich wird das Deckelteil 40 aufgespritzt. Die fertigen Bürsten werden entnommen und beispielsweise gestapelt. Der Transport der Führungsteile 26 in die erste Station ist nicht explizit gezeigt.
Zu betonen ist in diesem Zusammenhang, dass anstelle des bereits an den Bürstenkörper 10 angeformten Basisteil 12 auch ein plattenförmiges Basisteil verwendet werden kann, welches sämtliche Stationen durchläuft, bevor es am Bürstenkörper 10 befestigt wird, beispielsweise durch Umspritzen.
In den Figuren 10 bis 13 ist ein Spritzgusswerkzeug dargestellt, welches als weitere Station in einer mehrere Stationen umfassenden Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten eingesetzt werden kann. Das Spritzgusswerkzeug ist in Figur 10 stilisiert dargestellt und umfasst eine mehrteilige untere Formhälfte 140 sowie eine obere Formhälfte 142, die jeweils Kavitäten haben, die im geschlossenen Zustand des Werkzeugs ineinander übergehen und einen auszuspritzenden Hohlraum bilden. Die untere Formhälfte 140 umfasst wenigstens zwei Teile, nämlich ein erstes Formteil 144, das in den Figuren 11 und 13 detaillierter dargestellt ist, und ein zweites Formteil 146. Die Formteile 140, 142 umfassen mehrere nebeneinander angeordnete Kavitäten 156.
Das erste Formteil 144 hat im Bereich jeder Kavität 146 eine Öffnung 148, die von der Kavität 146 ausgeht und die zur Aufnahme der Borstenbüschel 16 eines Basisteils 14 dient. Der Rand 150, der vertieft liegt und Teil der Kavität 146 ist, umgibt die jeweilige Öffnung 148. Dieser Rand 150 dient als Auflage- und Abstützfläche für das beborstete Basisteil 12. Neben dem Rand 150 hat die Kavität 146 auch noch einen Halsabschnitt 152 als Übergang zwischen Bürstenkopf und Bürstenstiel. Dieser Halsabschnitt 152 geht, wie Figur 10 zeigt, in den den Stiel der Bürste definierenden oder aufnehmenden Abschnitt 156 der Kavität im zweiten Formteil 146 über.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist nur eine Öffnung 148 zur Aufnahme sämtlicher Borstenbüschel 16 eines Basisteils 12 vorgesehen. Dies macht die Herstellung des ersten Formteils 144 besonders kostengünstig.
Die Öffnung 148 ist entweder als komplette Durchgangsöffnung ausgeführt oder als Sackloch. In jedem Fall muss gewährleistet sein, dass die Öffnung 148 tief genug ist, damit die vorderseitigen Enden der Borstenbüschel 16 nicht aus der Öffnung herausragen und an einem angrenzenden Teil wie dem Boden der Aussparung 160 im zweiten Formteil 146 oder am Boden einer sacklochartigen Öffnung 148 anstehen. Die Borstenbüschel 16 ragen somit frei nach unten.
Die rückseitig noch nicht umspritzten Basisteile 12 bilden gemäß der bevorzugten Ausführungsform Kopf und Stiel der Bürste. Es ist dabei möglich, dass im Kopf ein beborstetes Teil vorhanden ist, das anschließend unter Ausbildung des Stiels umspritzt wird. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind jedoch Kopf und Stiel einstückig, und der Kopf hat die Öffnungen 14 zur Aufnahme der Borstenbüschel 16.
Beispielsweise ist das beborstete Basisteil 12 mit den Verfahrensschritten gemäß den Figuren 1a bis 1g hergestellt und wird in einem anschließenden Verfahrensschritt vom Führungsteil 26 gelöst. Das Führungsteil 26 wandert somit nicht zusammen mit dem beborsteten Basisteil 12 zur Spritzgussstation.
Entweder wird das beborstete Basisteil 12 dann maschinell oder per Hand zum ersten Formteil 144 transportiert und dort in die Öffnungen 148 eingesetzt, oder es ist ein Zwischenlager zwischen Beborstungsstation und Spritzgussstation vorgesehen, in dem beborstete Basisteile 12 zwischengelagert werden.
Das Basisteil 12 liegt nach dem Einsetzen in das Spitzgusswerkzeug in den Kavitäten 146, 156. Anschließend wird die obere Formhälfte 142 nach unten gefahren, um das Spritzgusswerkzeug zu schließen. In Figur 12 ist das eingelegte Basisteil 12 zu erkennen, wobei zur Vereinfachung das Basisteil 12 nur zeichnerisch dargestellt im Halsbereich abgeschnitten ist.
In Figur 12 sind auch die rückseitigen miteinander verschweißten Borstenbüschel 16 gezeigt. Das Basisteil 12 hat rückseitig eine muldenartige Vertiefung, die bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug durch flüssigen Kunststoff ausgefüllt wird.
Der eingespritzte Kunststoff schließt den Bürstenkopf auf der Rückseite. Darüber hinaus können in diesem oder in einem anderen Verfahrensschritt auch Abschnitte zum Beispiel des Stiels mit einer zweiten Komponente umspritzt oder angespritzt werden. Wie bereits erläutert könnte nämlich das Basisteil 12 auch nur aus dem Bürstenkopf oder einem Teil des Bürstenkopfes bestehen, und im Spritzgusswerkzeug würde dann die übrigen Teilbereiche angespritzt werden
Beim Spritzen stützt sich das Basisteil 12 nur am Rand der Öffnung 148 ab. Auch die Borstenbüschel 16 sind nicht abgestützt. Dies vereinfacht das Spritzgusswerkzeug erheblich. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform liegt das Basisteil 12 mit seinem Rand geschlossen umlaufend am ebenfalls geschlossen umlaufenden Rand 150 der Öffnung 148 an, sodass eine Abdichtwirkung erzielt wird.
Nach dem Öffnen des Spritzgusswerkzeugs wird das erste Formteil 144 mit dem Bürstenkörper dem Spritzgusswerkzeug entnommen und entweder zu einer weiteren Spritzgussstation transportiert oder als fertige Bürsten einem Lager zugeführt. Da keine mit beborsteten Basisteilen 12 versehenen Lochplatten die Basisteile 12 von der Beborstungsstation in die Spritzgussstation befördern, können diese beiden Stationen oder Maschinen voneinander entkoppelt arbeiten. Stillstandszeiten der einen Maschine führen nicht zum Stillstand der anderen. Alternativ hierzu wäre es gemäß Figur 14 auch möglich, von einem Boden der Öffnung 148 ausgehende oder von dem zweiten Formteil 140 im Bereich der Aussparung 160 ausgehende nach oben in die Öffnung in Richtung Basisteil 12 ragende Abstützfortsätze 170 vorzusehen. Die Abstützfortsätze 170 sind lineare oder, wie dargestellt, punktuelle Abstützstellen und laufen vorzugsweise zum Basisteil 12 konisch zu, um sich zwischen Borsten schieben zu können. Auch bei dieser Ausführungsform gibt es jedoch keine am oberen Rand 150 ausgehende, brückenartige Abstützung, die zwischen den Borstenbüscheln 16 verläuft und der Abstützung dient.
Wie bei allen anderen Ausführungsformen ist die Öffnung 148 so groß, dass alle oder zumindest merere Borstenbüschel 16 in die gemeinsame bzw. eine gemeinsame Öffnung ragen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Bürsten (10) mittels einer Vorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
sequenzielles Entnehmen von Borstenbüscheln (16) aus einem Borstenvorrat (44), in welchem die Borsten parallel gepackt untergebracht sind,
Transportieren des entnommenen Borstenbüschels (16) mittels einer Transporteinrichtung (18) zu einem, einen Teil der fertigen Bürste bildenden Basisteil (12), welches Öffnungen (14) zur Aufnahme von einzelnen Borstenbüscheln (16) hat,
sequenzielles Einstoßen des Borstenbüschels (16) in die zugeordnete Öffnung (14) von der Rückseite des Basisteils (12) aus, wobei zwischen der Transporteinrichtung (18) und der Öffnung (14) ein führungsfreier Spalt (60) vorgesehen ist, durch den die Borstenbüschel (16) in die Öffnung (14) gestoßen werden, und
ankerfreies Befestigen der Borstenbüschel (16) am Basisteil (12).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) für das sequenzielle Einstoßen zumindest in zwei Richtungen verfahren wird, um die zu befüllende Öffnung (14) auf das einzustoßende Borstenbüschel (16) auszurichten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) unter Verwendung einer frei programmierbaren, wenigstens 2-achsigen Positioniervorrichtung, insbesondere eines frei programmierbaren, vorzugsweise 2- achsigen Industrieroboters verfahren wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenbüschel (16) durch einen Büschelabnehmer sequenziell bis in die endgültige Position transportiert werden, aus der sie axial in die zu befüllende Öffnung (14) gestoßen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einstoßens in der Transporteinrichtung (18) ausschließlich axialer Druck auf das Borstenbüschel (16) ausgeübt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Vorderseite des Basisteils (12) ein vorrichtungsseitiges Führungsteil (26) mit Durchgangslöchern (28) vor dem Einstoßen der Borstenbüschel (16) positioniert wird, wobei die Borstenbüschel (16) über die Öffnungen (14) in die Durchgangslöcher (28) so weit eingesteckt werden, dass sie vorzugsweise aus dem Führungsteil (26) vorderseitig herausragen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die vorderseitigen Enden der Büschel (16) während oder nach dem
Bestücken des Basisteils (12) ein profiliertes Druckteil (32) kontaktieren, um eine profilierte Bürstenfläche zu schaffen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einstoßen der Borstenbüschel (16) die Büschel rückseitig aus den Öffnungen (14) herausragen und abgeschnitten werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschneiden mittels eines beheizten Werkzeugs (70), insbesondere eines heißen Messers, erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befestigen der Borstenbüschel (16) diese rückseitig thermisch verschmolzen und/oder verklebt und/oder die Enden in eine angespritzte Kunststoffmasse eingebettet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenbüschel (16) rückseitig ankerlos befestigt werden, insbesondere durch Verschmelzen und/oder Verkleben werden, dass das bestückte Basisteil (12) aus einer Beborstungsstation in eine Kavität einer Formhälfte eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt wird und dabei mit seinem Rand am Rand (150) einer von der zugeordneten Kavität (146) ausgehenden Öffnung (148) aufliegt und die Borstenbüschel (16) in die Öffnung (148) ragen, und dass rückseitig ein Bürstenabschnitt an das Basisteil (12) angespritzt wird, der die Borstenbüschel (16) abdeckt.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) im Bereich der Öffnung (148) beim Spritzen abstützfrei bleibt oder dass punktuelle oder linienförmige Abstützfortsätze (170) in der Öffnung (148) zwischen Borsten gegen das Basisteil (12) drücken, um es beim Spritzgießen zu stützen.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) beim Spritzen nur mit seinem Rand an der Spritzgussform anliegt und/oder die vorderseitigen Enden der Borstenbüschel (16) in der Spritzgussform axial unabgestützt sind.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) abstützplattenfrei von der Beborstungsstation zum Spritzgusswerkzeug transportiert wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenbüschel (16) seitlich zur Borstenlängsrichtung aus dem Borstenvorrat (44) separiert und über die Transporteinrichtung (18) zu einzelnen Öffnungen (14) verfahren werden.
16. Vorrichtung zur Herstellung von Bürsten, insbesondere mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
ein Magazin (42) mit einem Borstenvorrat (44), in welchem Borsten parallel gepackt untergebracht sind,
eine Entnahmevorrichtung (48) für Borstenbüschel (16), die Borstenbüschel (16) seitlich zu ihrer Längserstreckung sequenziell aus dem Borstenvorrat (44) nimmt,
eine Transporteinrichtung (18) zum Transport der einzelnen Borstenbüschel (16) zu einer Stopfstation, und
Mittel, über die die Borstenbüschel (16) sequenziell unter Überbrückung eines an die Rückseite des Basisteils (12) angrenzenden, führungsfreien Spalts (60) von der Rückseite her in das Basisteil (12) eingestoßen und durchgesteckt werden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (18) die Büschel (16) längs einer linearen oder kurvenförmigen Bahn zur Stopfstation verfährt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine Schneidvorrichtung, mit der die rückseitig aus dem Basisteil (12) herausragenden Borsten abgeschnitten werden, wobei die Schneidvorrichtung insbesondere abstützkörperfrei quer zu den Borsten verfährt und diese abschneidet.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung ein beheizbares Werkzeug (70) hat, mit dem die Borsten abgeschnitten werden.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigungsstation für die Borstenbüschel (16) vorgesehen ist, in der die Borsten büschelweise oder insgesamt miteinander verschweißt und/oder verklebt und/oder vergossen werden.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorrichtungsseitiges Führungsteil (26) vorgesehen ist, das zur Vorderseite des Basisteils (12) zuführbar und zusammen mit dem Basisteil (12) Stationen durchläuft.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , gekennzeichnet durch ein zu dem Basisteil (12) und den Borstenbüscheln (16) zustellbares profiliertes Druckteil (32), das die Borstenbüschel (16) kontaktiert, zur Profilierung der vorderseitigen Bürstenfläche, wobei vorzugsweise ein rückseitiges Gegendruckteil (36) vorgesehen ist, sodass die Borstenbüschel (16) zwischen dem Druckteil (32) und dem Gegendruckteil (36) axial positioniert sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhälfte (140) mit der wenigstens einen Kavität (156) mehrteilig ausgebildet ist und ein erstes und ein zweites Formteil (144, 146) aufweist, die beide ineinander übergehende Abschnitte der wenigstens einen Kavität aufweisen, und wobei das erste Formteil (144) vom zweiten trennbar und als Transportteil für das wenigstens eine Basisteil (12) ausgebildet ist.
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