CN103284459A - 用于制造刷子、尤其是牙刷的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于制造刷子、尤其是牙刷的装置和方法，所述刷子具有多个汇集成硬毛丝束（10）的细丝。存在至少一个丝束承载装置，该丝束承载装置具有多个用于插入硬毛丝束（10）的孔，所述孔的孔图案对应于所要制造的刷子的丝束图案。使用焊接装置将插入到所述丝束承载装置（12）中的丝束（10）的细丝在所述丝束承载装置（12）的背侧彼此焊接。所述焊接装置是超声波焊接装置。

Description

用于制造刷子、尤其是牙刷的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造刷子、尤其是牙刷的装置和方法，所述刷子具有多个汇集成硬毛丝束的细丝，其中，存在至少一个丝束承载装置，该丝束承载装置具有多个用于插入所述硬毛丝束的孔，所述孔的孔图案对应于所要制造的刷子的丝束图案，并且具有焊接装置，该焊接装置将插入到所述丝束承载装置中的丝束的细丝彼此焊接。

背景技术

从根本上说存在两种不同的制造刷子、尤其是牙刷的方法和装置。第一种方法和第一种装置使用所谓的锚工作。其是小金属片，其将弯折的硬毛丝束锚定在刷头中。所述锚在刷头中存在的孔的边缘被压入到刷头中。第二种方法和第二种装置不使用锚（例如所谓的ATF方法）。其中，硬毛丝束通常但并不一定必须不被弯折，在没有附加元件的情况下被固定在刷头上。这例如可以通过用硬毛丝束通过塞入填充丝束承载装置来实现，该丝束承载装置具有孔图案，该孔图案对应于成品刷子之后形成的丝束图案。然后，在该丝束承载装置的背侧上，单一丝束的细丝分别被彼此焊接，或者所有丝束的细丝被彼此焊接。该焊接通常通过将热的冲头压在在背侧突出于所述丝束承载装置的细丝上而实现。所述丝束承载装置例如是固定板，该固定板在细丝被焊接之后通过再次焊接、粘合或插接等方式同刷体连接。作为替代方式，当然也可以直接塞入已经同刷柄一体式连接的刷头中，在刷头的背侧将细丝彼此焊接。接着例如在背侧将一种盖体注塑成型、焊接或粘合在刷头上。另一种方式为对彼此焊接的细丝进行环绕注塑，从而使得细丝形状配合地嵌入注塑成型的刷头或注塑成型的固定板中。在上述最后一种方式中，上述的丝束承载装置可以直接是压铸模的头部嵌件（如所谓的钻孔板），也就是说，丝束承载装置不是最终形成的刷子的一部分。

发明内容

本发明的任务在于提出一种经过改进的装置和一种经过改进的方法，利用这种装置和这种方法可以无锚地制造刷子。

本发明提出一种装置，其可以应用于所有上述介绍的按照无锚原则工作的装置和方法中。

开头所述类型的本发明所述的装置的特征在于，所述焊接装置是超声波焊接装置。

这样，通过超声波焊接将至少一个硬毛丝束的细丝彼此焊接成一个整体，或者作为替代方式，将相邻硬毛丝束的细丝也彼此焊接成一个整体。

所述超声波方法的优点包括，只需施加较少的能量，对细丝的焊接进行得非常“干净”，也就是说不会产生大量液态的热塑性材料。

本发明所述的焊接装置优选具有焊头，该焊头贴靠在背侧的细丝端部上，以便对其进行焊接。所述焊头相对于所述细丝运动，从而使得在所述细丝的端部和所述焊头的表面或与所述焊头耦合并因此随着所述焊头一同运动的部分的表面之间产生摩擦。这样，通过所述摩擦使得所述细丝被加热和焊接。

当然也可以使所述丝束承载装置运动，由此相对于接触所述细丝端部的固定的板驱动所述细丝，由此产生摩擦。

优选的是，所述焊接装置具有焊头，该焊头在焊接时在一个方向上或一个平面中往复运动，其中，该运动具有（不等于零的）运动分量，该运动分量横向于所述细丝的纵轴线。通过实验发现，焊头在细丝的纵向上运动虽然可以获得较好的焊接结果，但由于该纵向运动，细丝在丝束中会产生强烈的相对运动。因此，在焊接过程结束后，被焊接的细丝不会规矩地平行相邻定向。为了不必进行精整，实验表明有利的是，产生焊头相对于所述细丝的具有横向分量的往复运动。

该横向分量在焊接时应相对于所述细丝的纵轴线成至少80°角，优选甚至成90°角指向。与所述细丝的纵轴线垂直的指向被证明是尤为有利的，因为这不会造成硬毛丝束的细丝指向的混乱。

所述丝束承载装置可以是支承板，该支承板是成品刷子的一部分（例如所谓的头部小片，其能够例如通过焊接、粘合、环绕注塑等方式与刷子的头部相连）或者也可以是整个刷体（也就是说刷柄和一体成型在其上的刷头）。

作为替代方案，所述丝束承载装置也可以是运输单元，该运输单元将丝束保持在接合站中或运输到接合站中，丝束在接合站中与固定板或刷体连接。该连接可以通过对彼此焊接的细丝或丝束环绕注塑来实现，也可以通过将彼此焊接的细丝或丝束插入支承板中来实现，该支承板构成之后制成刷子的一个部段。

在另一个替代方案中，所述丝束承载装置也可以直接是压铸模的壁或是该壁的一部分或空腔或部分空腔。

被保持在这样的丝束承载装置中的细丝或丝束直接伸入到压铸模的空腔或部分空腔中，在该空腔或部分空腔中，所述细丝或丝束然后（使用或不使用另外的承载装置）被环绕注塑从而制成刷子或刷子的一部分。

在另外一种实施方式中，本发明所述的装置还可以包括用于对通过超声波焊接变成液态的细丝端部进行变形和硬化的冲头。所述细丝端部通过超声波焊接一旦被液化到足够的程度，就将所述冲头压到液态的热塑性材料上，以便对该热塑性材料进行变形和硬化。通过使用所述冲头可以产生一种只由被液化的细丝端部的材料构成的层。

所述冲头可以是独立的部件，但也可以是焊头，优选的是其一停下就用于对液态的热塑性材料进行冷却。

所述焊头例如也配有主动的冷却装置。该空气冷却装置或水冷却装置在所述细丝端部被液化之后启动，提供突然冷却。

所述焊头可以在其与所述细丝端部的接触面上被磨粗，以便提高摩擦。

所述焊头的横向运动幅度优选应大于焊头出厂时给定的标准幅度。当标准发生器频率（Standard-Generator-Frequenz）例如为36kHz时，所述幅度应大于0.15mm，当频率更高时，该幅度必要时稍低。

此外，本发明还提出了一种用于制造刷子、尤其是牙刷的方法，所述刷子具有多个汇集成硬毛丝束的细丝，其中，所述刷子具有孔，所述孔一起形成孔图案，硬毛丝束容纳在所述孔中构成丝束图案。该方法包括如下步骤：

设置至少一个丝束承载装置，该丝束承载装置具有多个用于插入硬毛丝束的孔，其中，装有硬毛丝束的孔构成的孔图案对应于所要制造的刷子的丝束图案，

将所述丝束插入所述丝束承载装置，并且

对插入到所述丝束承载装置中的丝束的细丝进行超声波焊接，其中，所述细丝在所述丝束承载装置的背侧彼此超声波焊接。

附图说明

从下述描述和之后引用的附图中可以得到本发明的其他特征和优点。附图示出：

图1用于执行本发明所述方法的本发明所述装置的第一实施方式的横断面示意图；

图2图1所示装置在超声波焊接后的视图；

图3图1所示装置在冷却时的视图；

图4用于执行本发明所述方法的本发明所述装置的第二实施方式的横断面示意图；

图5用于执行本发明所述方法的本发明所述装置的另一实施方式的透视图；

图6利用本发明所述装置使用本发明所述方法制造的牙刷的截面图；

图7利用本发明所述装置使用本发明所述方法制造的另一牙刷的截面图。

具体实施方式

图1以横断面示意图简化地示出了一种用于制造刷子、尤其是牙刷的装置。

本发明包括一个或多个工作站，在所述工作站中执行用于制造刷子的各个方法步骤。所谓的热塑性细丝以丝束10形式从料箱中取出并被插入到丝束承载装置12中。如在本实施例中，该丝束承载装置12可以是固定板，其是之后制成的牙刷的一部分。

插入所述丝束时不弯折所述丝束，也就是说，每条细丝构成一根硬毛。

所述丝束承载装置12具有背侧14，该背侧14在刷子制成状态中对外封闭。所述丝束承载装置12还具有相反的前侧，所述丝束10从该前侧突出。

通过直接将所述丝束插入到所述丝束承载装置12中或通过利用一种所谓的钻孔板16进行预制来将所述硬毛丝束10插入到所述丝束承载装置12中。所述丝束承载装置12包括具有孔图案的孔区，其界定了具有相应丝束图案的之后制成的硬毛区。所述钻孔板16是所述装置的一种运输料箱或运输单元。

当然也可以不在一个或多个孔中设置硬毛丝束，而是注入弹性的塑料部件，其例如用于按摩牙龈。

如果存在钻孔板16，那么其包括具有孔图案的孔区，该孔图案完全或基本完全对应于所述丝束承载装置12的孔图案。硬毛丝束被插入钻孔板16的孔中，之后才将由被填充的钻孔板16和硬毛丝束10以及所述丝束承载装置12组成的整体放在一起，以便将所述硬毛丝束插入所述丝束承载装置12中。

定位板18可以协助将细丝的所有前侧端部均匀地或在剖面图（im Profil）相对于所述丝束承载装置12的前侧定位。

在背侧，细丝的端部（20）（下面称为细丝端部）相对于所述丝束承载装置12突出，也就是说，其从配属于其的孔中突出。

带有焊头（Sonotrode）24的超声波焊接装置22是所述装置的一部分。所述焊头24以被磨粗的接触面轻轻地压到细丝端部20上，接着横向于所述丝束的纵向延伸方向以超声波速度往复运动。所述焊头的往复运动可以是线性的，也可以具有闭合的曲线形状。所述焊头24的往复运动具有不等于零的运动分量，如上所述，该运动分量横向于所述细丝的纵向延伸方向或纵轴线。该运动方向S或运动平面与所述细丝的纵轴线成至少80°角，优选成90°角，并且/或者平行于所述背侧14。

当然，在焊接过程中除了所述的往复运动之外还可以使所述焊头24在细丝方向上进行最小幅度的进给运动。

通过将所述细丝端部20与所述焊头24的相应接触面进行摩擦使得细丝被加热和熔化。至少所述丝束10的细丝端部20通过上述运动被彼此焊接，这在图2中示出，其中，所述焊头24又被抬起。

取决于所述焊头的轴向压力和/或所述焊头的作用时间和/或其的运动幅度，只是一束丝束10的细丝端部20或多个相邻的丝束10或者甚至是所述刷子的所有硬毛都被彼此焊接。在图2所示的实施方式中，只是将一束丝束10的细丝端部20彼此焊接成滴状。

所述细丝端部20一旦足够液化，就再将所述焊头24移走（图2）。

接着将冲头28压到液态的细丝端部上（参见图3），以便对所述液态材料进行变形和硬化。由此产生一层由液态的细丝端部构成的热塑性塑料层30。

除了图3中所示的设有单独的冲头28的构造之外，所述装置也可以构造成所述焊头24同时构成了冲头，如图4所示。

所述焊头24在此配有主动的冷却装置32。也就是说，通过所述焊头24的引导气体或液体的通道可以在紧接着焊接所述细丝端部之后将所述焊头24突然冷却。这例如可以不将所述焊头移开（图2），而将所述焊头在横向运动和焊接之后简单地在横向上停住而实现。由于产生的热量少，同其他的熔化方法或焊接方法相比，这个停留时间可以保持得很小。

接着，例如还可以将所述焊头主动地在朝向所述细丝端部20的方向上继续下压，从而将所述细丝端部20的液态的热塑性材料变形为层30或压扁的滴状。在该进给运动的过程中或之后，接着启动所述冷却装置。

除了上述方式之外，也可以在所述细丝端部20液化之后将所述焊头24抬起，并启动所述冷却装置32，从而接着才将所述焊头24在不进行横向运动的情况下在所述细丝的纵向方向上再次压在液态的热塑性材料上。

图5示出了本发明所述装置的一种工业实施方式，其具有支承板42，在该支承板42存在多个焊头24。所述支承板42借助于引导装置44能够相对于多个定位在支架46中的丝束承载装置12在进给方向上运动。作为替代方式，存在一个设置在所述支承板42上的焊头，该焊头与附图标记为24的部分耦连并且同时移动这些部分，使得同所述细丝端部20相接触的表面可以被称为所述焊头24的一部分或延长段。

图6示出了成品牙刷的一种实施方式，其中，所述丝束承载装置12已经是注塑成型的刷体的一体式组成部分。也就是说，所述丝束承载装置12一体式地过渡到刷颈48和刷柄（未示出）中。

作为替代方式，参见图7，所述丝束承载装置12也可以构造为固定板，其在焊接所述所述细丝端部20之后被环绕注塑或通过粘合或超声波焊接设置在所述刷体上。

此外还可以将所述丝束承载装置12构造为运输单元，即构造为钻孔板，其不是之后形成的刷子的一部分，而只是作为预制单元和输送料箱。在此例如参照图1，所述丝束承载装置12被省去。所述钻孔板16作为丝束承载装置。所述钻孔板16在焊接所述细丝端部20之后被用作压铸模的一部分，从而使所述钻孔板16与一个还要进给的铸型半部一起围成压铸模的一个空腔。在该实施方式中，被焊接的细丝端部20被环绕注塑，并且在环绕注塑时或者被嵌入完整的刷体和刷柄中或被嵌入其的一部分中。

Claims (18)

1.用于制造刷子、尤其是牙刷的装置，所述刷子具有多个汇集成硬毛丝束（10）的细丝，其中，存在至少一个丝束承载装置（12），该丝束承载装置（12）具有多个用于插入所述硬毛丝束的孔，所述孔的孔图案对应于所要制造的刷子的丝束图案，并且所述装置具有焊接装置，该焊接装置将插入到所述丝束承载装置（12）中的丝束（10）在所述所述丝束承载装置（12）的背侧彼此焊接，其特征在于，所述焊接装置是超声波焊接装置（22）。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述焊接装置（22）具有焊头（24），该焊头（24）贴靠在背侧的细丝端部（20）上以使其熔化。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述焊接装置（22）具有焊头（24），该焊头（24）在焊接时在一个方向上或在一个平面中往复运动，其具有横向于所述细丝的纵轴线的运动分量。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述焊头（24）在焊接时在一个方向上或在一个平面中往复运动，其与所述细丝的纵轴线成至少80°角、优选成90°角。

5.如权利要求2-4之一所述的装置，其特征在于，所述装置构造为其不仅将每一个丝束（10）的细丝，而且将相邻丝束（10）的细丝彼此焊接。

6.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述丝束承载装置（12）是构成成品刷子一部分的支承板，或者是将带有细丝的丝束保持在接合站中或运输到接合站中的运输单元。

7.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有用于对通过超声波焊接变成液态的细丝的端部（20）进行变形和硬化的冲头（28）。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述冲头（28）是所述焊头（24）。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述焊头（24）设有主动的冷却装置（32）。

10.如上述权利要求之一所述的装置，只要其引用权利要求2或3，其特征在于，所述焊头（24）的横向运动幅度在焊接时大于0.15mm。

11.如上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述细丝端部（20）贴靠的利用超声波移动的接触面被磨粗。

12.用于制造刷子、尤其是牙刷的方法，所述刷子具有多个汇集成硬毛丝束（10）的细丝，其中，所述刷子具有孔，所述孔一起形成孔图案，硬毛丝束容纳在所述孔中构成丝束图案，其特征在于如下步骤：

设置至少一个丝束承载装置（12），该丝束承载装置具有多个用于插入硬毛丝束的孔，其中，装有硬毛丝束的孔构成的孔图案对应于所要制造的刷子的丝束图案，

将所述丝束插入所述丝束承载装置（12），并且

在所述丝束承载装置（12）的背侧，通过对插入到所述丝束承载装置（12）中的丝束（10）的细丝进行超声波焊接从而将细丝连接。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，使用焊头（24）进行超声波焊接，该焊头（24）在焊接时在一个方向上或一个平面内往复运动，其中，该运动具有横向于所述细丝的纵轴线的运动分量。

14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，不仅将每一个丝束（10）的细丝，而且将相邻丝束（10）的细丝彼此焊接。

15.如权利要求12-14之一所述的方法，其特征在于，所述束承载装置（12）是构成成品刷子一部分的支承板，或者是将带有细丝的丝束保持在接合站中或运输到接合站中的运输单元。

16.如权利要求12-15之一所述的方法，其特征在于，所述焊头（24）的横向运动幅度在焊接时大于0.15mm。

17.如权利要求12-16之一所述的方法，其特征在于，在通过超声波焊接将所述细丝熔化后，利用冲头（28）对所述细丝的液态端部（20）进行变形和硬化。

18.如权利要求12-17之一所述的方法，其特征在于，彼此焊接的细丝在背侧被环绕注塑，并通过环绕注塑使刷体的至少一部分注塑成型。

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