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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bürsten, wobei
ein mit Durchgangslöchern
versehener Bürstenteilkörper mit
Borstenbündeln
bestückt
und deren rückseitige
Befestigungsenden aufgedickt werden und wobei die Befestigungsenden
dann umspritzt werden. Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Herstellen von
Bürsten
mit umspritzten Borstenbündeln,
wobei die Vorrichtung wenigstens eine Spritzgießeinrichtung für Bürstenkörper sowie
eine Borstenbündel-Bestückungseinrichtung
zum Bestücken von
Bürstenteilkörpern mit
Borstenbündeln
aufweist.
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Aus
der
DE 43 02 870 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bürsten bekannt,
wobei zunächst
ein Bürstenteilkörper gespritzt und
dessen Durchgangslöcher
mit Borstenbündeln bestückt werden.
Das Bestücken
mit Borstenbündeln erfolgt
entweder direkt in der Form, die dazu Formlöcher aufweist, durch die hindurch
die Borstenbündel in
die Durchgangslöcher
des in der Form befindlichen Bürstenteilkörpers eingeschoben
werden. Oder aber die Borstenbündel
werden zunächst
in eine Lochplatte eingestopft, die dann bei der Form positioniert
wird und von der dann die Borstenbündel in eine Formhälfte und
in den in der Form befindlichen Bürstenteilkörper eingeschoben werden. Im
Bereich der Form sind somit vergleichsweise zeitaufwendige Arbeitsabläufe vorgesehen,
durch die die Zykluszeit der Spritzgießeinrichtung nachteilig beeinflusst
wird.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen von Bürsten
zu schaffen, womit auf einfache Weise schnell und sicher produziert
werden kann und wobei insbesondere im Bereich der Spritzgießeinrichtung zeitaufwendige
Arbeitsabläufe
vermieden werden.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorgeschlagen, dass der sich in einer formgebenden, zu den Durchgangslöchern des
Bürstenteilkörpers fluchtende
Bündelaufnahmelöcher aufweisenden
Kassette als Trägerteil
befindliche Bürstenteilkörper mit
Borstenbündeln
bestückt
wird und dass der bestückte
Bürstenteilkörper zusammen
mit der Kassette in eine Spritzgießform eingesetzt wird und eine
den Bürstenteilkörper ergänzende oder
vervollständigende
Spritzung vorgenommen wird. Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird vorgeschlagen, dass sie wenigstens eine formgebende Kassette
als Trägerteil für einen
oder mehrere Bürstenteilkörper aufweist, die
zusammen mit dem oder den Bürstenteilkörpern bei
der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung
positionierbar ist zum Bestücken
der Bürstenteilkörper mit
Borstenbündeln
und dass die Spritzgießeinrichtung
ein Spritzwerkzeug mit einer Ausnehmung zum Einsetzen der mit wenigstens
einem Bürstenteilkörper versehenen
Kassette(n) aufweist.
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Die
Kassette zusammen mit dem mit Borstenbündeln bestückten Bürstenteilkörper, der in die Kassette eingesetzt
und gehal ten ist, wird hierbei direkt von einer Borstenbündel-Bestückungsstation
in das Spritzwerkzeug eingesetzt, was nur sehr wenig Zeit beansprucht,
so dass dementsprechend die Form nur kurzzeitig geöffnet sein
muss. Außer
diesem Einsetzen in das Spritzwerkzeug fallen keine zusätzlichen
Arbeitsabläufe
an, da das Bestücken
des Bürstenteilkörpers mit
Borstenbündeln
bei der Borstenbündel-Bestückungsstation
bereits während
der geschlossenen Phase der Spritzgießeinrichtung vorgenommen werden
kann.
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Die
Ausnehmung im Spritzwerkzeug zum Einsetzen der mit Bürstenteilkörpern versehenen Kassette
ist so ausgebildet und bemessen, dass die Kassette und gegebenenfalls
durch deren Bündelaufnahmelöcher hindurchragende
Borstenbündel Platz
haben. Die Kassette sitzt dann passgenau als Teil der einen Formhälfte in
dem Spritzwerkzeug.
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Besonders
vorteilhaft ist auch, dass die Borstenbündel mit größerer Führungslänge gehalten sind, da sie sich
sowohl durch den Bürstenteilkörper als auch
zumindest zum Teil in die Kassette erstrecken. Dadurch sind die
Borstenbündel
in ihrer Lageausrichtung relativ zum Bürstenteilkörper sicher gehalten und verkippen
auch nicht bei sehr dünnen
Bürstenteilkörpern. Dadurch
wird eine gleichbleibend gute Qualität der produzierten Bürste erreicht.
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Die
Kassette kann nicht nur als Trägerteil
für die
Bürstenteilkörper und
zum Transportieren dieser Bürstenteilkörper von
der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung
in das Spritzgießwerkzeug.
dienen, sondern kann auch als formgebendes Teil beim Spritzen des
Bürstenteilkörpers selbst
eingesetzt werden. In diesem Fall ist es besonders zweckmäßig, wenn
die Spritzgießeinrichtung
vorzugsweise mit einem Mehrstationenwerkzeug zumindest zum Spritzen
von Bürstenteilkörpern sowie
zum Spritzen von die Befestigungsenden der Borstenbündel überdeckenden
Umspritzungen ausgebildet ist, also für Teilum spritzungen oder eine
den Bürstenkörper vervollständigende
Spritzung.
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Die
gespritzten Bürstenteilkörper werden
dabei zusammen mit den Kassetten aus dem Spritzgießwerkzeug
entnommen und der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung
zugeführt
und anschließend
wieder zusammen mit der Kassette in das Spritzgießwerkzeug
für ein
Umspritzung eingesetzt.
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Zweckmäßigerweise
ist eine lösbare
Halterung zum Halten der Bürstenteilkörper in
der Kassette vorgesehen. Damit ist eine Verbindung zwischen der
Kassette und dem Bürstenteilkörper während des Transports
und auch beim Bestücken
mit Borstenbündeln
möglich.
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Zur
Automatisierung der Arbeitsabläufe
kann eine Handlingeinrichtung zumindest zum Zuführen der mit Bürstenteilkörpern bestückten Kassette(n)
zu dem Spritzwerkzeug der Spritzgießeinrichtung vorgesehen sein.
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Diese
kann dann auch eingesetzt werden, um gespritzte Bürstenteilkörper von
einer Spritzgießeinrichtung
zu der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung
zu transportieren.
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Die
in der Kassette befindlichen Bündelaufnahmelöcher werden
während
des Spritzens der Bürstenteilkörper, wo
die Kassette formgebendes Teil ist, verschlossen. Als Verschlusselemente
dienen zweckmäßigerweise
gegebenenfalls verlängerte Lochstifte,
die zum Herstellen der Durchgangslöcher des Bürstenteilkörpers bereits vorhanden sind.
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Dabei
durchgreifen die Lochstifte die Bündelaufnahmelöcher der
Kassette und ragen in den Hohlraum der Form, in der der Bürstenteilkörper gespritzt wird.
Somit werden zu den Bündelaufnahmelöchern der
Kassette(n) exakt fluchtende Durchgangslöcher in den Bürstenteilkörpern geschaffen.
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Zusätzliche
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend
ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der
Zeichnungen noch näher
erläutert.
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Es
zeigt etwas schematisiert:
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1 eine
zu einer Borstenmaterial-Zuführung
gehörende
Borstenbündel-Füllplatte
mit einem zugeordneten Füllwerkzeug,
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2 eine
Seitenansicht der Füllplatte
mit zugeordneter Schnittplatte, einem Stiftpaket sowie Profilierstiften,
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3 die
Schnittplatte im Bereich einer Konturier- und Abschneideinrichtung,
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4 eine
Borstenbündel-Bestückungseinrichtung,
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5 eine
Heizstation,
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6 eine
in eine Teilform eingesetzte Kassette zusammen mit einem mit Borstenbündeln bestückten Bürstenteilkörper,
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7 eine
Detailansicht eines in einem teilweise dargestellten Bürstenteilkörper befindlichen Borstenbündels beim
Anformen einer Aufdickung mittels einer Heizplatte und
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8 eine
etwa 7 entsprechende Ansicht, wobei die Aufdickung
mittels einer Drückplatte in
eine Querschnittserweiterung eines Borstenbündel-Durchgangs loches eingedrückt ist.
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Von
einer Vorrichtung zum Herstellen von Bürsten mit umspritzten Borstenbündeln ist
in den 1 bis 3 eine Borstenmaterial-Zuführung 30 dargestellt,
mit der Borstenbündel 1 vorbereitet
werden, um anschließend
bei einer Borstenbündel-Bestückungseinrichtung 31 (4)
mit einem Bürstenteilkörper 2 verbunden
zu werden.
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Von
einem Borstenvorrat mit vorzugsweise bereits an einem Ende bearbeitetem
Borstenmaterial werden Borstenbündel 1 einzeln
abgeteilt und mittels eines Stößels 32 und
eines Füllwerkzeugs 3 in
eine Füllplatte 4 überführt (1).
Die Füllplatte 4 weist etwa
entsprechend dem Borstenfeld der fertigen Bürste angeordnete Löcher 5 auf.
Diese Füllplatte
ist beispielsweise über
eine Schwenkachse 6 verschwenkbar und lässt sich durch eine Schwenkbewegung
einer Schnittplatte 7 zuordnen (2). Die Füllplatte 4 liegt
dabei flachseitig an der Schnittplatte 7 an, wobei die
Löcher 5 der
Füllplatte 4 mit
Löchern 8 der
Schnittplatte 7 fluchten. Mit Hilfe von zu einem Stiftepaket
gehörenden
Stiften 9, die an einer Stiftplatte 33 befestigt
sind, werden die Borstenbündel 1 von
der Füllplatte 4 in
die Löcher 8 der
Schnittplatte 7 geschoben. Der Schnittplatte 7 ist
eine Konturier- und Profilierplatte 10 zugeordnet, die
Konturier- und Profilier-Stifte 11 aufweist. Diese Konturier-
und Profilier-Stifte 11 greifen an den Nutzungsenden 12 der Borstenbündel 1 an
und verschieben diese so, dass sich ein gewünschtes Borstenfeldprofil ergibt (3).
Die Konturier- und Profilierstifte 11 können an ihren Stirnenden auch
zum Konturieren der Einzelfilamente der jeweiligen Borstenbündel geformt sein,
wobei die Nutzungsenden 12 der Borstenbündel 1 komplementär dazu verschoben
und damit die Nutzungsenden konturiert werden. In der konturierten
und profilierten Lage werden die Borstenbündel an ihren Befestigungsenden 13 mit
Hilfe eines Trennmessers 14 plan abgeschnitten.
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Der
Schnittplatte 7 wird dann bei der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung 31 gemäß 4 eine
Kassette 15 mit einem oder vorzugsweise mehreren darin
gehaltenen Bürstenteilkörpern 2 zugeführt und
die in der Schnittplatte 7 befindlichen Borstenbündel 1 werden
mit den Konturier- und Profilierstiften 11 durch Bündelaufnahmelöcher 16 der
Teilkörperkassette 15 in
den Durchgangslöcher 17 aufweisenden
Bürstenteilkörper 2 eingeschoben.
Im Ausführungsbeispiel
ist ein Bürstenteilkörper 2 einer Zahnbürste mit
einem Durchgangslöcher 17 aufweisender
Kopfbereich 34 und sich daran anschließendem, nur zum Teil dargestellten
Griff 35 gezeigt.
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Der
Bürstenteilkörper ist
ein Spritzgießteil, welches
der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung 31 als
separates Teil zugeführt
und in eine dort positionierte Kassette 15 eingesetzt werden
kann. Mittels einer Halterung 37 wird der Bürstenteilkörper 2 in
der Kassette 15 gehalten.
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Die
Kassette kann aber auch beim Spritzen des Bürstenteilkörpers 2 eingesetzt
werden, so dass dann nach dem Spritzen der Bürstenteilkörper 2, diese zusammen
mit der Kassette aus dem Spritzwerkzeug entnommen und der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung 31 zugeführt werden.
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Die
Löcher 8 der
Schnittplatte 7 zur Aufnahme der Borstenbündel 1 sind
in der Regel rund, während
der Bürstenteilkörper 2 auch
streifenförmige
Löcher
aufweisen kann. Zum Befüllen
dieser streifenförmigen
Löcher
werden mehrere Borstenbündel
aus der Schnittplatte 7 zugeführt. Dazu sind die Bündelaufnahmelöcher 16 der
Teilkörperkassette 15 mit Übergangsformungen
von den Einzellöchern 8 der Schnittplatte 7 zu
solchen streifenförmigen
Langlöchern
des Bürstenteilkörper 2 versehen.
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In
den 4 bis 8 ist erkennbar, dass der Bürstenteilkörper 2 an
seine Durchgangslöcher 17 rückseitig
anschließende,
ringförmige
Ansätze 18 aufweist.
Diese dienen unter anderem zur Vergrößerung der Führungslänge für die Borstenbündel 1. Auch
an der Vorderseite 27 können
solche ringförmigen
Ansätze 18 vorgesehen
sein. Die ringförmigen Ansätze 18 können auch
so ausgebildet sein, dass sie die Borstenbündel umgreifende Dichtelemente bilden,
indem sie unter dem Einfluss des Spritzdruckes etwas verformt werden.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die ringförmigen Ansätze 18 zu
ihren freien Enden hin verjüngende
Wandungen aufweisen. Durch diese Maßnahme in Verbindung mit der
dichtenden, rückseitigen
Anlage der Aufdickungen 19 an den Ansätzen 18 wird verhindert, dass
Spritzmaterial beim Spritzen des Bürstenkörperrückens in die Durchgangslöcher 17 eindringen kann.
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Die
Teilkörperkassette 15 mit
dem oder vorzugsweise mehreren Bürstenteilkörpern 2 sowie
bestückten
Borstenbündeln 1 wird
dann einer Heizstation 20 (5) mit einer
Heizplatte 21 zum Formen von Aufdickungen 19 (6 bis 8)
an den Borstenbündel-Befestigungsenden 13 zugeführt. Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist zur Verdeutlichung nur eine Teilbestückung mit Borstenbündeln 1 dargestellt.
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Die
Befestigungsenden 13 der Borstenbündel 1 werden beim
Aufheizen und Formen der Aufdickungen 19 auf Abstand zu
dem Bürstenteilkörper 2 und
auch zu dessen ringförmigen
Ansätzen 18 gehalten
(5, 7) und dann die aufgedickten
Befestigungsenden 19 mit Hilfe einer Drückplatte 38 dichtend
gegen die Ränder
der Durchgangslöcher 17 des Bürstenteilkörpers 2 gepresst.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
weisen die Durchgangslöcher 17 an
ihren inneren Enden napfförmige
Querschnittserweiterung 39 auf, in die die angeschmolzen
und gegebenenfalls gestauchten Aufdickungen 19 eingedrückt werden.
Dies ergibt eine besonders sichere Abdichtung, so dass bei einem
späteren
Spritzvorgang kein Spritzmaterial in den sich anschließenden Bereich der
Durchgangslöcher 17 gelangen
kann.
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Die
während
des Aufdickens vorzugsweise auf Abstand gehaltenen Befestigungsenden 13 der Borstenbündel 1 können bedarfsweise
auch in dieser beabstandeten Lage verbleiben. Ein Verschieben der Borstenbündel 1 mit
gegebenenfalls dichtender Anlage an den Rändern der Durchgangslöcher 17 und Verbindung
mit dem Bürstenteilkörper 2 kann
gegebenenfalls auch unter Einwirkung des Spritzdrucks beim Spritzen
der Umspritzung erfolgen.
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Die
Heizplatte 21 der Heizstation 20 kann während des
Aufheizens der Befestigungsenden 13 auf Abstand positioniert
sein, so dass das Aufheizen durch Strahlwärme erfolgt. Die Heizplatte 21 kann aber
auch mit ihrer Heizseite 22 die Befestigungsenden 13 der
Borstenbündel 1 kontaktieren
und dabei die pilzartigen Aufdickungen 19 anformen. In
diesem Fall werden während
der Beaufschlagung der Befestigungsenden 13 durch die Heizplatte 21 die
Nutzungsenden 12 am anderen Ende der Borstenbündel 1 durch
eine Profilplatte 23 abgestützt. Diese Profilplatte kann
einerseits an die durch die unterschiedlichen Borstenbündellängen vorgegebene
Profilierung angepasst sein und andererseits im Auflagebereich der
Borstenbündel
auch eine der vorgegebenen Kontur entsprechende Formung aufweisen.
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Die
Borstenteilkörper 2 können dann
einem Spritzwerkzeug zugeführt
werden, von dem in 6 eine Teilform 24 mit
einer Ausnehmung 40 und einer Gegen-Teilform 25 mit
einer Formausnehmung 26 entsprechend dem zu formenden Bürstenrücken dargestellt
sind. In die Ausnehmung 40 wird die Kassette 15 eingesetzt
und trägt
mit ihrer Aufnahmekavität 36 den
mit Borstenbündel 1 bestückten Borstenteilkörper 2.
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Im
Ausführungsbeispiel
stehen die Nutzungsenden 12 der Borstenbündel 1 über die
Außenseite
der Kassette 15 über.
Entsprechend dem maximalen Überstand
der Borstenbündelenden
weist die Ausnehmung einen Freiraum 41 auf. Die Kassette kann
randseitig, bedarfsweise auch in Zwischenbereichen, wo sich keine
Borstenbündel
befinden, gegen die Teilform 24 abgestützt sein.
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
die Kassette 15 so zu dimensionieren, dass die Länge ihrer Bündelaufnahmelöcher 16 ausreicht,
um die Borstenbündel 1 vollständig darin
aufzunehmen. Bei dieser Ausführung
kann die Ausnehmung 40 in der Teilform 24 konturengleich
zu der Kassette 15 ausgebildet sein, so dass diese auf
dem Boden der Ausnehmung flächig
aufliegen kann und die Kassette 15 dadurch besonders gut
abgestützt
ist. Außerdem
können
so die Bündelaufnahmelöcher 16 außenseitig während des
Spritzvorgangs verschlossen sein.
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Eine
hier nicht dargestellte Handlingeinrichtung kann vorgesehen sein,
um die mit Bürstenteilkörpern 2 bestückten Kassetten 15 zu
dem Spritzwerkzeug der Spritzgießeinrichtung zu transportieren.
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Wenn
die Kassette als formgebendes, entnehmbares Teil bereits beim Spritzen
des Bürstenteilkörpers 2 vorgesehen
ist, kann die Handlingeinrichtung auch eingesetzt werden, um nach
dem Spritzvorgang die Kassette mit Bürstenteilkörpern 2 aus dem Spritzwerkzeug
zu entnehmen und als Einheit der Borstenbündel-Bestückungseinrichtung 31 zuzuführen.
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Für den Spritzvorgang
der Umspritzung wird die Gegen-Teilform 25 auf die Teilform 24 bewegt
und damit die Form geschlossen. Beim Umspritzen der Borstenbündel-Befestigungsenden 13 an
der Rückseite
des Kopfbereiches 34 des Bürstenteilkörpers 2 oder des Borstenträgerteil
wird dieser Grundkörper vervollständigt und
dabei insbesondere ein Rückenteil
angespritzt.
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Die
Spritzgießeinrichtung
kann mit einem Mehrstationenwerkzeug zum Spritzen von Bürstenteilkörpern 2 an
einer ersten Spritzstation sowie zum Spritzen von die Befestigungsenden 13 der
Borstenbündel überdeckenden
Umspritzungen an einer weiteren Spritzstation ausgebildet sein.
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Das
Rückenteil
kann aus gummielastischem Material, zum Beispiel aus TPE bestehen.
Wird das gleiche Material für
das Rückenteil
verwendet wie für den
Bürstenteilkörpers 2,
also Polypropylen (PP), so muss beim Erwärmen der Befestigungsenden 13 der Borstenbündel 1 dafür gesorgt
werden, dass die dabei entstehenden Gase und Aerosole sich nicht
auf dem Bürstenteilkörper 2 niederschlagen
und so ein intensives Verbinden mit dem Rückenteil verhindern beziehungsweise
einschränken.
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Bei
der Heizstation 20 zum Formen von Aufdickungen 19 an
den Befestigungsenden 13 der Borstenbündel 1 kann dazu eine
Einrichtung zur Vermeidung eines Niederschlags aus Gasen und Aerosolen
auf der Oberfläche
der Teilkörper,
insbesondere eine Gasabsaugeinrichtung vorgesehen sein.
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Wie
bereits vorerwähnt
ist im Ausführungsbeispiel
ein Bürstenteilkörper 2 einer
Zahnbürste
mit einem Durchgangslöcher 17 aufweisender
Kopfbereich 34 und einem sich daran anschließende Griff 35 gezeigt.
Dieser erste Teilkörper 2 wird
dann noch mit einem Bürstenkopf-Rücken als
zweitem Teilkörper umspritzt.
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Es
besteht aber auch die Möglichkeit,
dass der erste Teilkörper
ein Borstenträgerteil
ist, das mit einem Bürstengriff
verbindbar ist, also entweder Anschlussstellen für einen Bürstengriff aufweist oder aber
es werden die beiden separaten Teile insbesondere durch Spritzgießen miteinander
verbunden. Auch kann das Borstenträgerteil Teil einer Aufsteckbürste eines
(elektrischen) Handgerätes
sein. Auch bei diesen Ausführungsformen
wird in einem zweiten Spritzvorgang ein zweiter Teilkörper zum
Fixieren der Borstenbündel 1 ge spritzt.
Weitere Spritzvorgänge können für zusätzliche
Bereiche der Bürste
vorgesehen sein.
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Der
durch den zweiten Teilkörper
gebildete Bürstenkopf-Rücken kann
eine Profilierung aufweisen, so dass bei Verwendung von gummielastischem Material
für den
zweiten Teilkörper
dieser als Reinigungsinstrument im Mundraum verwenden werden kann.
Die Profilierung des Bürstenkopfrückens kann sich
auch an seinen Seitenlängsrändern erstrecken.
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Weiterhin
kann die Profilierung des Bürstenkopfrückens auch
zur Erhöhung
der Biegsamkeit vorgesehen und insbesondere durch Querrillen an
der Außenseite
gebildet sein.